Несмотря на десятилетия улучшений солнечных батарей, электричество они производят все еще затраты до 10 раз больше, чем это от ископаемого топлива. Но это могло измениться: новое открытие показывает, что частицы размера миллимикрона могут генерировать электрические нагрузки от солнечного света более эффективно, чем какой-либо полупроводник, проверенный прежде. Если свинцовые частицы работают в солнечных батареях, а также они делают в лаборатории, они могли бы повысить солнечный коэффициент нейтрализации отработавших газов от лучшего приблизительно из 32% сегодня к, возможно, целых 66%, достаточно для сокращения стоимости солнечной энергии.
Стандартные солнечные батареи, сделанные из навалочных грузов, имеют основной предел. Когда фотон солнечного света поражает полупроводник, это обычно волнует один электрон. Это дает достаточно электронную энергию избежать схватывания ее кремниевого атома и квитанции в электрическую схему, чтобы сделать работу.
Исследователи знали в течение многих десятилетий, что, если приточные фотоны имеют достаточно энергии, они могут освободить два или даже три электрона. Но в стандартных материалах солнечной батареи это требует, чтобы приточные фотоны имели ценность на по крайней мере 5 электрон-вольт энергии, соответствующей фотонам глубокого ультрафиолетового света (UV). Солнечный свет, к сожалению, не имеет большого количества глубокого UV.
В конце 1990-х, Артур Нозик из Национальной Лаборатории Возобновляемых источников энергии Золотого, Колорадо и университета Колорадо, Валуна, теоретизировал, что, если полупроводники были сделаны из наночастиц, они могли бы взволновать многократные электроны с меньшим количеством энергии фотона, потому что меньше приточной энергии будет иссушаться вибрационными атомами в кристаллической решетке. В прошлом году Виктор Климов и Ричард Шаллер в Лос-Аламосе Национальная Лаборатория в Нью-Мексико подтвердили теорию. Они нашли, что, когда они сияли видимый свет на наночастицах, сделанных из селенида свинца и сульфида свинца, они взволновали чуть более чем два электрона в среднем с каждым поглощенным фотоном.
В их новой работе Нозик и его коллеги улучшили вопросы при помощи меньших наночастиц, показав, что они могли генерировать до трех электронов с единственными фотонами видимого света. Бригада сообщает об открытии в текущей проблеме Нано Писем.«С научной точки зрения это – ясно шаг вперед», говорит Луи Брус, химик и эксперт по наночастице в Колумбийском университете в Нью-Йорке.
Уловка теперь, заявляют Nozik и другие, должен будет показать, что они могут фактически сделать устройства, собирающие эти нагрузки и получающие электричество.