Mikroskopijne kryształy szansą dla technologii solarnych

Mikroskopijne kryształy szansą dla technologii solarnych

Naukowcy z Los Alamos National Laboratory odkryli, że zjawisko zwane zwielokrotnieniem nośnika, podczas którego nanokryształy w materiale półprzewodnikowym reagują na fotony produkowaniem zwielokrotnionej liczby elektronów, dotyczy większej ilości materiałów niż początkowo sądzono. Odkrycie to zwiększa potencjalne zastosowanie nanokryształów w ogniwach słonecznych, jako materiał bardziej wydajny od obecnie stosowanych.

Naukowcy udowodnili, że efekt zwielokrotnienia nośnika nie jest ograniczony jedynie do nanokryształów selenku ołowiu, ale zachodzi również nanokryształach innych materiałów, jak np. w selenku kadmu. Dodatkowo odkrycie to pozwoliło lepiej zrozumieć mechanizm działania tego zjawiska, które zachodzi pod wpływem wzbudzenia elektronów fotonami.

Richard Schaller, jeden z badaczy wyjaśnił, że absorpcja pojedynczego fotonu w takich materiałach może wygenerować 2 lub nawet 3 wzbudzone elektrony. Spowodowane jest to większym „upakowaniem” elektronów w nanostrukturze półprzewodnika, stąd prosty wniosek, że o wydajności zjawiska nie decyduje kształt, ale wielkość cząstek, w których ono zachodzi. W nanokryształach zachodzą bardzo silne oddziaływania wywołując niestabilny stan elektronów - w takiej postaci są one podatne na impulsy (np. fotony), które transformują je w stabilny stan, wyzwalając przy tym 2 lub więcej elektronów.

Odkrycie amerykańskich naukowców stwarza potencjalne zastosowanie nanokryształów do produkcji wydajnych ogniw fotowoltaicznych na bazie tellurku kadmu, który jest bardzo podobny do selenku kadmu. Inne ciekawe zastosowanie dotyczy łączonych technologii produkcji energii, zwłaszcza produkcji wodoru poprzez hydrolizę wody z wykorzystaniem energii słonecznej.