Ogniwa fotowoltaiczne o sprawności dochodzącej do 66%?

Chemik z Uniwersytetu Stanu Texas, Xiaoyang Zhu, wraz z zespołem przeprowadzili badania, z których wynika, że możliwe jest ponad dwukrotne podniesienie sprawności ogniw fotowoltaicznych. Te oparte o krzem są w stanie osiągnąć sprawność do 31%. Wynika to z właściwości fotonów i wybijaniu tzw. „gorących elektronów”. Gdy energii jest zbyt dużo, ogniwa krzemowe nie są w stanie przekształcić jej w użyteczną energię elektryczną. Powstają „gorące elektrony”, czyli energia tracona jest na ciepło. Zhu udało się odzyskać część z tej energii poprzez wykorzystanie nanokryształów półprzewodnikowych. Idea opiera się więc o budowę nowoczesnych ogniw fotowoltaicznych z materiałów organicznych, co pozwala wybijać dwa elektrony z jednego fotonu. Sprawność w takim wypadku, wzrosnąć może teoretycznie do 66%, jest to więc ponad dwa razy więcej, niż sprawność teoretyczna ogniw opartych o tradycyjny krzem. Co więcej, profesor Zhu zauważa także jeszcze jedną korzyść z zastosowania tego materiału – cena. Tak powstałe ogniwa jest łatwiej wykonać, są tańsze, co na pewno przełoży się na cenę tych ogniw, a co za tym idzie, szybsze ich upowszechnienie. Jednak aby osiągnąć sprawność 66%, należałoby wykorzystać skupioną wiązkę światła. Dlatego też Zhu oraz jego zespół, pracowali dalej. Odkryli oni pewne zjawisko, które ogranicza tę sprawność do niższego poziomu. Fotony uderzając w powierzchnię, produkują pewien dziwny stan kwantowy, który określony został jako „kwantowy stan cienia”. Mechanizm ten powoduje, że osiągana sprawność wynosić będzie jedynie 44%, gdy wiązka światła nie zostanie skupiona.