Energie hete elektronen afgeroomd voor ultra-efficiënte zonnecel

Kwantumdots van loodselenide voeren aangeslagen elektronen af voordat ze kans hebben gezien een deel van hun overtollige energie kwijt te raken, schrijven Amerikaanse onderzoekers deze week in Science. Door minder energie als warmte verloren te laten gaan, kunnen met deze nanodeeltjes zonnecellen worden gemaakt met een theoretisch maximaal rendement van 66 procent. De bovengrens voor standaard silicium cellen ligt nu rond 31 procent.

Alleen fotonen met een energie die nauw overeenkomt met de bandovergang van de gebruikte halfgeleider worden optimaal benut. Is hun energie lager, dan blijft promotie van elektronen helemaal uit. Is zij hoger, dan nemen elektronen het surplus over en komen ze uit op een hoger energieniveau in de geleidingsband. Deze zogenaamde hete elektronen vallen echter binnen een picoseconde alweer een stukje terug naar de onderste regionen van deze band. Dit irreversibele ’afkoelproces‘ levert slechts warmte op.

Het zou het rendement van zonnecellen zeer ten goede komen als het mogelijk zou zijn hete in plaats van afgekoelde elektronen weg te grissen uit de fotoactieve laag. Daarom is het zaak de koelsnelheid van hete elektronen te verlagen.