Met behulp van twee soorten "designer" kwantumstippen, onderzoekers creëren dubbele beglazing zonneramen die elektriciteit opwekken met een grotere efficiëntie en schaduw en isolatie creëren voor een goede maatregel. Het wordt allemaal mogelijk gemaakt door een nieuwe raamarchitectuur die gebruik maakt van twee verschillende lagen goedkope kwantumdots die zijn afgestemd om verschillende delen van het zonnespectrum te absorberen.

"Vanwege de sterke prestaties die we kunnen bereiken met lage kosten, oplossing-verwerkbare materialen, deze op kwantumdots gebaseerde dubbele beglazing en nog complexere lichtgevende zonneconcentratoren bieden een nieuwe manier om de kosten van zonne-elektriciteit te verlagen, "Zei hoofdonderzoeker Victor Klimov. "De aanpak vormt een aanvulling op de bestaande fotovoltaïsche technologie door zeer efficiënte zonnecollectoren toe te voegen aan bestaande zonnepanelen of ze te integreren als semitransparante ramen in de architectuur van een gebouw."

De sleutel tot deze vooruitgang is "splitsing van het zonnespectrum, " waarmee men zonnefotonen met hogere en lagere energie afzonderlijk kan verwerken. De fotonen met hogere energie kunnen een hogere fotospanning genereren, wat het totale vermogen zou kunnen verhogen. Deze benadering verbetert ook de fotostroom, aangezien de punten die in de voorste laag worden gebruikt vrijwel "reabsorptievrij" zijn.

Om dit te behalen, het Los Alamos-team neemt in kwantumstippen ionen van mangaan op die dienen als zeer emissieve onzuiverheden. Licht dat door de kwantumstippen wordt geabsorbeerd, activeert deze onzuiverheden. Na activering, de mangaanionen zenden licht uit bij energieën onder het begin van de quantum-dot-absorptie. Deze truc zorgt voor bijna volledige eliminatie van verliezen als gevolg van zelfabsorptie door de kwantumstippen.

Om een ​​raam om te vormen tot een tandem lichtgevende zonlichtcollector, het Los Alamos-team deponeert een laag zeer emissieve mangaan-gedoteerde kwantumstippen op het oppervlak van de voorruit en een laag koper-indiumselenide kwantumstippen op het oppervlak van de achterruit. De voorste laag absorbeert de blauwe en ultraviolette delen van het zonnespectrum, terwijl de rest van het spectrum wordt opgepikt door de onderste laag.

Na absorptie, de stip zendt opnieuw een foton uit op een langere golflengte, en vervolgens wordt het opnieuw uitgestraalde licht door totale interne reflectie naar de glasranden van het raam geleid. Daar, zonnecellen geïntegreerd in het raamkozijn vangen het licht op en zetten het om in elektriciteit.