Wetenschappers in Australië hebben een proces ontwikkeld voor het berekenen van de perfecte grootte en dichtheid van kwantumdots die nodig zijn om een ​​recordefficiëntie in zonnepanelen te bereiken.

Kwantumstippen, door de mens gemaakte nanokristallen 100, 000 keer dunner dan een vel papier, kan worden gebruikt als lichtsensibilisatoren, infrarood en zichtbaar licht absorberen en overbrengen naar andere moleculen.

Hierdoor kunnen nieuwe soorten zonnepanelen meer van het lichtspectrum opvangen en meer elektrische stroom opwekken, door een proces van 'lichtfusie' dat bekend staat als fotochemische opconversie.

De onderzoekers, van het ARC Centre of Excellence in Exciton Science, gebruikten loodsulfide-kwantumdots in hun voorbeeld. Het algoritme is gratis toegankelijk en hun resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift nanoschaal .

aanzienlijk, bestaande opconversieresultaten die door testapparaten werden bereikt, maakten gebruik van organische sensibilisatoren die niet werken met siliciumzonnecellen - momenteel het meest algemeen beschikbare type fotovoltaïsche technologie - vanwege hun onvermogen om een ​​groot deel van het infrarode deel van het lichtspectrum te absorberen.

Het gebruik van de juiste grootte en dichtheid van loodsulfide-kwantumdots als sensibilisatoren zou niet alleen leiden tot efficiëntieverhogingen, maar zou ook compatibel zijn met bijna alle bestaande en geplande zonneceltechnologie.

Deze bevindingen geven aan dat als het gaat om de grootte van de kwantumdot, het is niet zo simpel als grotere betekenis beter.

Met behulp van een basistheorie, een grotere kwantumstip lijkt misschien meer van de kleuren van zonlicht te kunnen vangen, of meer licht van een bepaalde golflengte, en in staat zijn om een ​​apparaat met een hogere efficiëntie te helpen creëren.

De onderzoekers, Hoewel, hebben rekening gehouden met verschillende praktische beperkingen op de grootte van kwantumdots.

Het belangrijkste is, het nabij-infraroodgedeelte van zonlicht aan het aardoppervlak heeft een ingewikkelde structuur, beïnvloed door water in de atmosfeer en de warmte van de zon.

Dit betekent dat de kleur van de kwantumstip moet worden afgestemd op de pieken van het zonlicht, zoals het aanpassen van een muziekinstrument aan een bepaalde toonhoogte.

Volgens de corresponderende auteur Dr. Laszlo Frazer, het werk toont aan dat een compleet beeld van de omstandigheden die de prestaties van zonnecellen beïnvloeden, van de ster in het centrum van ons zonnestelsel tot deeltjes op nanoschaal, nodig is om maximale efficiëntie te bereiken.

"Deze hele zaak vereist begrip van de zon, de atmosfeer, de zonnecel en de kwantumstip, " hij zei.

Hoewel de verwachte efficiëntieverhogingen die door deze resultaten worden aangetoond, bescheiden blijven, de potentiële voordelen zijn aanzienlijk, omdat ze in bijna alle zonne-energieapparaten kunnen worden gebruikt, inclusief die gemaakt van silicium.

De volgende stap voor onderzoekers is het ontwerpen en maken van emitters die de energie van de geoptimaliseerde quantum dot-sensibilisatoren het meest effectief zullen overbrengen.

"Dit werk vertelt ons veel over het vangen van licht, ' zei Laszlo.

"Het weer vrijgeven is iets dat veel verbeterd moet worden. Hier is zeker behoefte aan multidisciplinaire bijdragen."

Auteur Benedicta Sherrie van Monash University zei:"Er moet meer worden gedaan aan het bouwen van de zonnecelprototypes met deze sensibilisatoren (en hopelijk met de geschikte emitters), en om ze te testen.

"Ik hoop dat dit onderzoek de samenleving uiteindelijk in staat zal stellen meer te vertrouwen op fotovoltaïsche zonne-energie die niet alleen efficiënt is, maar ook betaalbaar."