Kaip panaudoti nanodaleles didinant saulės elementų efektyvumą?

Delfto technologijos universiteto Kavli instituto Cheminės inžinerijos padalinio (Nyderlandai) tyrėjai parodė, jog veikiant šviesai, elektronai gali laisvai judėti susietųjų puslaidininkinių nanodalelių sluoksniuose. Šis atradimas turėtų praversti kuriant pigius ir efektyviai veikiančius kvantinių taškų pagrindo saulės elementus. Mokslininkai savo darbą publikavo rugsėjo 25 dienos prestižinio žurnalo „Nature Nanotechnology“ numeryje.

Dabartines kristalinio silicio pagrindo saulės paneles gaminti yra brangu. Galima įsigyti pigesnių saulės elementų, tačiau šių efektyvumas yra menkas. Pavyzdžiui, organinio saulės elemento maksimalus našumas siekia viso labo tik 8 proc. Vienas iš būdų padidinti pigių saulės elementų efektyvumą yra panaudoti puslaidininkines nanodaleles, kvantinius taškus. Teoriniu požiūriu, tokių įrenginių našumas gali siekti net 44 proc. Iš dalies tai įtakoja griūtinis efektas, kurį 2008 metais aptiko Delfto technologijos universiteto tyrėjai. Dabartiniuose saulės elementuose sugertoji šviesos dalelė gali sužadinti tiktai vieną elektroną (sukurdama elektrono ir skylės porą), kai tuo tarpu kvantinių taškų pagrindo saulės elemente ta pati šviesos dalelė pajėgi sužadinti kelis elektronus. Kuo yra daugiau sužadinama elektronų, tuo labiau išauga saulės elemento efektyvumas.

Iki pat dabar elektronų ir skylių porų generavimas veikiant šviesai buvo aptiktas tiktai kvantinio taško ribose. Tam, kad šis reiškinys būtų naudingas, elektronai ir skylės privalo sugebėti judėti saulės elemente, nes tik taip bus sukuriama elektros srovė. Tyrėjai iš minėtosios Delfto technologijos universiteto institucijos parodė, kad elektronų ir skylių poros taip pat gali judėti tarp nanodalelių kaip laisvieji krūvininkai. Tam, naudodami labai mažas molekules, mokslininkai susiejo nanodaleles – nors šios buvo standžiai sugrupuotos, tačiau išlaikė tarpelius ir nesilietė su kaimynais.

Nanodalelės suformavo tokią glaudžią struktūrą, jog kiekviena paskira šviesos dalelė, kurią sugerdavo saulės elementas, priversdavo elektronus judėti.