Fotovoltaïsche zonne-energie is momenteel verre van winstgevend, alleen een subsidiebeleid wekt de illusie dat het dat wel is. Het potentieel voor vooruitgang, met name op het gebied van energie-efficiëntie, is daarom aanzienlijk. Hier is een voorbeeld van onderzoek dat probeert dit criterium te verbeteren ... maar tegen welke prijs?

“Aan de Universiteit van Notre Dame, Indiana, heeft een groep onderzoekers onder leiding van Dr. Prashant V. Kamat fotovoltaïsche cellen ontwikkeld door halfgeleiderquantumdots van verschillende grootte en TiO2-nanobuisjes te combineren in plaats van conventioneel gebruikte halfgeleiders. , waardoor ze veel efficiënter zijn. De studie, ondersteund door het Office of Basic Energy Sciences van het Department of Energy, is gepubliceerd in de Journal of the American Chemical Society.

Wetenschappers gebruiken deze halfgeleider-cadmiumselenide (CdSe) -quantumdots in plaats van andere materialen, omdat ze het unieke voordeel hebben dat ze bepaalde golflengten van licht absorberen, afhankelijk van hun grootte: kleinere quantumdots zullen absorberen kortere golflengten, grotere zullen langere absorberen. Door verschillende soorten Quantum dots te combineren met CdSe, kunnen onderzoekers daarom lichtgevoelige cellen maken die een groter spectrum van licht absorberen en daardoor efficiënter zijn. Het team plaatste deze kwantumdots in een geordend patroon op het oppervlak van een nanometerdikte film, en integreerde titaniumdioxide (TiO2) nanobuisjes erin. Quantum dots absorberen fotonen en produceren elektronen die vervolgens worden gedragen door de nanobuisjes en opgevangen door een elektrode, waardoor de fotostroom wordt geproduceerd.

Naast de absorptie van bepaalde golflengtes, merkten de onderzoekers dat de grootte van de kwantumdots invloed heeft op de prestatie, door te experimenteren met vier soorten van deze nanodeeltjes (tussen 2,3 en 3,7 nm van diameter vertonen ze absorptiepieken bij golflengten tussen 505 en 580 nm). Kleinere quantum dots kunnen fotonen sneller omzetten in elektronen, terwijl grotere een groter percentage fotonen absorberen. De kwantumdots met een diameter van 3 nm bieden het beste compromis. Na de ontwikkeling van de eerste fotovoltaïsche cel die is samengesteld uit verschillende soorten kwantumstippen, plannen de onderzoekers de volgende stappen van hun onderzoek om 'regenboog'-cellen te creëren, door lagen kwantumstippen op elkaar te leggen op basis van hun grootte: op de buitenste laag, de kleinere absorberen het blauw, en het rode licht (langere golflengte) gaat door deze laag om de binnenste laag te bereiken die bestaat uit de grotere kwantumstippen die het rood absorberen, waardoor een gradiënt d ontstaat 'regenboog'-absorptie, terwijl de effecten van snelle conversie van kleine kwantumstippen en een hoge absorptiesnelheid van grotere kwantumstippen worden gecombineerd.

Huidige silicium fotogevoelige cellen hebben een rendement van 15 tot 20%, de rest gaat verloren in warmte. Kamat voorziet een grotere efficiëntie met deze nieuwe types "regenboog" fotovoltaïsche cellen, die gemakkelijk meer dan 30% kunnen bedragen. "

Bron: de BE's van Adit

Om over te praten forums: nieuwe zonnepanelen op 30% rendement? en nog een innovatie van fotovoltaïsche cellen met 90% opbrengst?