Fom haalt kwantumdotmythe zonnecellen onderuit

De efficiëntie waarmee kwantumdots meerdere elektronen genereren per ingeslagen foton, blijkt niet zo groot als gedacht. Fom-onderzoekers hebben in samenwerking met Franse en Israëlische collega‘s metingen gedaan aan bulkloodselenide en -loodsulfide en die vergeleken met eerder gepubliceerde data over deze materialen in kwantumdotvorm. Tot hun verrassing bleek de carrier multiplication (CM) groter in de bulkfase.

In conventionele zonnecellen wordt de efficiëntie beperkt doordat per geabsorbeerd foton slechts één elektron wordt gegenereerd dat aan de zonnestroom bijdraagt, terwijl het lichtdeeltje meestal voldoende energie bezit om twee à drie elektronen vrij te maken. Elektronen kunnen weliswaar hun extra energie overdragen op een buurman (die vervolgens bijdraagt aan de zonnestroom), maar dit CM-proces is in de meeste materialen niet erg efficiënt. De ongebruikte energie gaat dus meestal verloren als warmte.

Kwantumdots van loodselenide en loodsulfide leken uitkomst te brengen. Verschillende publicaties repten van uitzonderlijk hoge CM-efficiënties in deze nanostructuren. Verondersteld werd dat elektronen in kwantumdots makkelijker hun energie overdragen omdat de wisselwerking met elkaar veel sterker is dan in overeenkomstig bulkmateriaal. Vreemd genoeg waren er echter nooit metingen gedaan aan de twee loodverbindingen in de bulkfase. Een goede basis voor vergelijking was er dan ook niet.