Hoop niet vervlogen voor zonnecellen van kwantumdots

Een zonnecel met simpele p-n-overgang en een bandgap van 1,1 elektronvolt – een waarde typisch voor silicium – zal nooit een rendement hoger dan 33,7 procent halen. Tot deze enigszins deprimerende conclusie kwamen de fysici William Shockley en Hans Queisser een paar decennia geleden. Zij turfden welke energieverliezen niet te vermijden zijn: de straling die ieder voorwerp met een temperatuur boven het absolute nulpunt nu eenmaal uitzendt, recombinatie van elektronen en gaten, en het feit dat sommige fotonen niet genoeg energie hebben om de bandgap te overbruggen (waardoor deze energie niet wordt benut) en andere juist te veel (waarbij de extra energie wordt omgezet in warmte).

Keihard blijkt de Shockley-Queisser-limiet echter niet: er zijn manieren om hem te omzeilen. Door zonnecellen te stapelen, kun je met een oneindig aantal halfgeleiderlagen een rendement van 68 procent halen. Bij III-V-materialen, waarvoor deze strategie het vaakst wordt toegepast, ligt het theoretisch maximum onder de meest ideale omstandigheden zelfs op 86 procent. Een andere methode is om een infraroodcel te integreren in het ontwerp en zodoende warmtestraling een beetje te ’recyclen‘.