Onderzoekers van de afdeling Chemical Engineering en het Kavli-instituut van de Technische Universiteit Delft in Nederland hebben aangetoond dat elektronen onder invloed van licht vrij kunnen bewegen in lagen van aan elkaar gekoppelde halfgeleider nanodeeltjes. Deze nieuwe kennis zal zeer nuttig zijn voor de ontwikkeling van goedkope en efficiënte quantum dot zonnecellen. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen op zondag 25 september op de website van het wetenschappelijke tijdschrift Natuur Nanotechnologie.

De huidige zonnepanelen van kristallijn silicium zijn duur om te produceren. Er zijn goedkopere zonnecellen beschikbaar, maar deze zijn inefficiënt. Bijvoorbeeld, een organische zonnecel heeft een maximaal rendement van 8%. Een manier om de efficiëntie van goedkope zonnecellen te verhogen is het gebruik van halfgeleider nanodeeltjes, kwantum stippen. In theorie, de efficiëntie van deze cellen kan worden verhoogd tot 44%. Dit komt onder meer door het lawine-effect, aangetoond door onderzoekers van de TU Delft en Stichting FOM in 2008. In de huidige zonnecellen een geabsorbeerd lichtdeeltje kan slechts één elektron exciteren (waardoor een elektron-gatpaar ontstaat), terwijl in een quantum dot-zonnecel een lichtdeeltje meerdere elektronen kan opwekken. Hoe meer elektronen worden aangeslagen, hoe groter het rendement van de zonnecel.

Tot nu toe, het ontstaan ​​van elektron-gat-paren onder invloed van licht werd alleen aangetoond binnen de grenzen van een kwantumdot. Te gebruiken in zonnecellen, het is essentieel dat elektronen en gaten kunnen bewegen. Dit is wat een elektrische stroom creëert die kan worden opgevangen bij een elektrode. Onderzoekers van dezelfde onderzoeksgroep hebben nu aangetoond dat de elektron-gat-paren ook als vrije ladingen tussen de nanodeeltjes kunnen bewegen. Daartoe koppelden ze nanodeeltjes aan elkaar, met behulp van zeer kleine moleculen, zodat ze zeer dicht geclusterd waren en toch gescheiden van elkaar bleven. De nanodeeltjes liggen zo dicht bij elkaar dat elk lichtdeeltje dat door de zonnecel wordt geabsorbeerd, in feite ervoor zorgt dat elektronen bewegen.