Kolejny przełom w fotowoltaice
Ulepszenie właściwości ekscytonów pozwala na kierowanie energią w skali nano. Ekscytony nie mają ładunku wypadkowego i mogą być rozszczepiane lub łączone ze sobą. Naukowcy wykorzystali tę elastyczność, aby uzyskać wiele nośników w uczulanych kropkami kwantowymi ogniwach słonecznych (QDSSC) przy wydajności przekraczającej sprawność konwencjonalnych ogniw na bazie krzemu. QDSSC stanowią analogię do barwnikowych ogniw słonecznych (DSSC) i należą do grupy ekscytonowych ogniw słonecznych. Celem projektu F-LIGHT (Förster resonant energy transfer for high efficiency quantum dot solar cells), finansowanego ze środków UE, było dowiedzenie, że odpowiednio zmodyfikowane układy zbierania światła mogą zwiększyć wydajność przemiany energii dzięki regulacji dynamiki ekscytonów. Zespół F-LIGHT dodał pary donor-akceptor składające się z dostępnych na rynku cząsteczek barwnikowych oraz koloidalnych i niekoloidalnych kropek kwantowych. Założeniem było wykorzystanie procesu rezonansowego przeniesienia energii w mechanizmie Förstera. Donor może pochłaniać fotony o wysokiej energii i wydajnie przekazywać ją do przyłączonego głównego absorbera (akceptora). Naukowcy zsyntetyzowali nowe nanomateriały kompozytowe o zwiększonym zbieraniu i mniejszej rekombinacji ładunku w opartych na tlenkach fotoanodach ekscytonowych ogniw słonecznych. Ponadto opracowali kompozytowe kropki kwantowe i wnikliwie przeanalizowali ich właściwości optyczne przed połączeniem z tlenkiem i po nim. Przeprowadzone w ramach projektu F-LIGHT badania nad nanostrukturalnymi tlenkami i kropkami kwantowymi dostarczyły cennych informacji na temat zjawisk fizycznych zachodzących w ogniwach QDSSC. Omawiany projekt położył podwaliny pod faktyczną budowę ogniw QDSSC trzeciej generacji, dając nadzieję na przezwyciężenie problemu małej sprawności przemiany energii w ogniwach słonecznych na bazie ekscytonów.
Słowa kluczowe
Fotowoltaika, pozyskiwanie ekscytonów, przemiana energii, ogniwa słoneczne oparte na kropkach kwantowych, F-LIGHT
