Denk aan die platte, glasachtige zonnepanelen op het dak van je buurman het toppunt van zonnetechnologie zijn? Denk nog eens na.

Onderzoekers van de Edward S. Rogers Sr. Department of Electrical &Computer Engineering van de University of Toronto hebben een nieuwe klasse van zonnegevoelige nanodeeltjes ontworpen en getest die de huidige stand van de techniek overtreft door gebruik te maken van deze nieuwe klasse van technologie.

Deze nieuwe vorm van vaste, stabiele lichtgevoelige nanodeeltjes, genaamd colloïdale kwantumstippen, kunnen leiden tot goedkopere en flexibelere zonnecellen, evenals betere gassensoren, infrarood lasers, infrarood licht emitterende diodes en meer. Het werk, onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Zhijun Ning en professor Ted Sargent, werd deze week gepubliceerd in Natuurmaterialen .

Het verzamelen van zonlicht met behulp van deze kleine colloïdale kwantumstippen is afhankelijk van twee soorten halfgeleiders:n-type, die rijk zijn aan elektronen; en p-type, die arm zijn aan elektronen. Het probleem? Bij blootstelling aan de lucht, n-type materialen binden aan zuurstofatomen, hun elektronen afstaan, en veranderen in p-type. Ning en collega's hebben een nieuw colloïdaal quantum dot n-type materiaal gemodelleerd en gedemonstreerd dat geen zuurstof bindt wanneer het wordt blootgesteld aan lucht.

Het gelijktijdig behouden van stabiele n- en p-type lagen verhoogt niet alleen de efficiëntie van lichtabsorptie, het opent een wereld van nieuwe opto-elektronische apparaten die profiteren van de beste eigenschappen van zowel licht als elektriciteit. Voor de gemiddelde persoon dit betekent meer geavanceerde weersatellieten, afstandsbedieningen, satelliet communicatie, of vervuilingsdetectoren.

"Dit is een materiaalinnovatie, dat is het eerste deel, en met dit nieuwe materiaal kunnen we nieuwe apparaatstructuren bouwen, "zei Ning. "Jodide is bijna een perfecte ligand voor deze kwantumzonnecellen met zowel hoge efficiëntie als luchtstabiliteit - niemand heeft dat eerder aangetoond."

Ning's nieuwe hybride n- en p-type materiaal behaalde een conversie-efficiëntie van zonne-energie tot acht procent - een van de beste resultaten die tot nu toe zijn gerapporteerd.

Maar verbeterde prestaties zijn slechts een begin voor deze nieuwe op kwantumdots gebaseerde zonnecelarchitectuur. De krachtige kleine stippen kunnen worden gemengd tot inkt en worden geverfd of afgedrukt op dunne, flexibele oppervlakken, zoals dakshingles, drastische verlaging van de kosten en toegankelijkheid van zonne-energie voor miljoenen mensen.

"Het gebied van colloïdale kwantumdot-fotovoltaïsche energie vereist voortdurende verbetering van de absolute prestaties, of stroomconversie-efficiëntie, "zei Sargent. "Het veld is snel bewogen, en blijft snel gaan, maar we moeten eraan werken om de prestaties naar een commercieel aantrekkelijk niveau te brengen."