Een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van St. Andrews zou een grote vooruitgang in de ontwikkeling van zonnecellen kunnen inluiden.

Het efficiënte gebruik van zonne-energie voor elektriciteitsopwekking wordt als essentieel beschouwd voor het verminderen van de uitstoot van kooldioxide, een oorzaak van de opwarming van de aarde.

Het St. Andrews-onderzoek, onder leiding van professor John Irvine, heeft aangetoond dat de atomair precieze nanodeeltjes die bekend staan ​​als nanoclusters of moleculaire nanodeeltjes in staat zijn om een ​​hoogenergetisch foton in twee laagenergetische fotons te knippen, die ten goede kunnen komen aan de ontwikkeling van fotovoltaïsche installaties van de derde generatie, de directe omzetting van licht in elektriciteit op atomair niveau.

De bevindingen worden vandaag (1 augustus 2017) gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Natuurcommunicatie .

De efficiëntie van een ideale zonnecel met enkele junctie is beperkt tot 30 procent om de lichtabsorptie en de energie van de geëxciteerde elektro-gatparen in evenwicht te brengen. Het knippen van een hoogenergetisch foton in twee fotonen van bijna halve energie zou het vooruitzicht kunnen bieden om de efficiëntielimiet te overschrijden, omdat het het aantal ladingsdragers en het efficiënte gebruik van hoogenergetische lichtstralen in het zonnespectrum zal vergroten.

Het genereren van twee laagenergetische fotonen uit een hoogenergetische fotonen is waargenomen in kwantumstippen en lanthanide-ionen vanwege de opsluiting van excitonen en het transport van ladingsdragers van naburige.

Nu heeft het door St. Andrews geleide team aangetoond dat de nanoclusters in organisch-anorganisch hybride bismuthalogenide ook kunnen worden gebruikt voor het splitsen van een hoogenergetisch foton met de nanoclusters en dit zou vooruitgang kunnen opleveren in zonnecellen omdat ze zijn gerangschikt in een bulk kristallijn materiaal dat uit oplossing kan worden verwerkt.

Professor Irvine zei:"Naar verwachting zal deze studie het onderzoek naar materialen met nanoclusters of laagdimensionale organisch-anorganische hybride materialen voor fotonische apparaten stimuleren en deze atomair nauwkeurige subeenheid in kristallijne materialen zou de voorbereiding en verwerking van nanodeeltjes kunnen vergemakkelijken omdat ze worden gecontroleerd door de intrinsieke kristalstructuur van het materiaal."