Photovoltaik ist derzeit weit davon entfernt, rentabel zu sein, nur eine Subventionspolitik gibt die Illusion, dass dies der Fall ist. Das Potenzial für Fortschritte, insbesondere im Hinblick auf die Energieeffizienz, ist daher erheblich. Hier ist ein Beispiel für eine Forschung, die versucht, dieses Kriterium zu verbessern… aber zu welchem ​​Preis?

„An der Universität von Notre Dame, Indiana, hat eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Dr. Prashant V. Kamat Photovoltaikzellen entwickelt, indem sie Halbleiterquantenpunkte unterschiedlicher Größe und TiO2-Nanoröhren anstelle herkömmlich verwendeter Halbleiter kombinierten. , was sie viel effizienter macht. Die Studie, die vom Office of Basic Energy Sciences des Department of Energy unterstützt wird, wurde im Journal der American Chemical Society veröffentlicht.

Wissenschaftler verwenden diese Halbleiter-Cadmiumselenid (CdSe) -Quantenpunkte anstelle anderer Materialien, da sie den einzigartigen Vorteil haben, bestimmte Wellenlängen des Lichts abhängig von ihrer Größe zu absorbieren: kleinere Quantenpunkte werden absorbieren kürzere Wellenlängen, größere absorbieren längere. Durch die Kombination mehrerer Arten von Quantenpunkten mit CdSe können Forscher daher lichtempfindliche Zellen erzeugen, die ein größeres Lichtspektrum absorbieren und daher effizienter sind. Das Team ordnete diese Quantenpunkte in einem geordneten Muster auf der Oberfläche eines nanometrisch dicken Films an und integrierte Titandioxid (TiO2) -Nanoröhren in sie. Quantenpunkte absorbieren Photonen und erzeugen Elektronen, die dann von den Nanoröhren getragen und von einer Elektrode gesammelt werden, wodurch der Photostrom erzeugt wird.

Neben der Absorption bestimmter Wellenlängen stellten die Forscher fest, dass die Größe der Quantenpunkte einen Einfluss auf die Leistung hat, indem sie mit vier Arten dieser Nanopartikel (zwischen 2,3 und 3,7 nm) experimentierten Durchmesser zeigen sie Absorptionspeaks bei Wellenlängen zwischen 505 und 580 nm). Kleinere Quantenpunkte können Photonen schneller in Elektronen umwandeln, während größere einen größeren Prozentsatz an Photonen absorbieren. Die Quantenpunkte mit 3 nm Durchmesser bieten den besten Kompromiss. Nach der Entwicklung der ersten Photovoltaikzelle, die aus verschiedenen Arten von Quantenpunkten besteht, planen die Forscher für die nächsten Schritte ihrer Forschung die Schaffung von „Regenbogenzellen“, indem sie Schichten von Quantenpunkten entsprechend ihrer Größe überlagern: on Die äußere Schicht, die kleineren absorbieren Blau, und rotes Licht (längere Wellenlänge) passiert diese Schicht, um die innere Schicht zu erreichen, die aus den größeren Quantenpunkten besteht, die Rot absorbieren, wodurch ein Gradient d erzeugt wird 'Regenbogen'-Absorption, während die Effekte der schnellen Umwandlung kleiner Quantenpunkte und der hohen Absorptionsrate größerer Quantenpunkte kombiniert werden.

Gegenwärtige lichtempfindliche Siliziumzellen haben einen Wirkungsgrad von 15 bis 20%, der Rest geht durch Wärme verloren. Kamat erwartet eine höhere Effizienz mit diesen neuen Arten von „Regenbogen“ -Photovoltaikzellen, die leicht 30% überschreiten könnten. ""

Quelle: Adits BEs

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