Optical spectroscopy of carrier multiplication by silicon nanocrystals

Het rendement van de huidige zonnecellen wordt beperkt doordat het licht van de zon een breed spectrum beslaat. Conventionele materialen zetten vaak alleen licht met een specifieke golflengte efficiënt om. Daar komt bij dat de kortere golflengtes in het UV-regime van het zonnespectrum enorme verliezen geven, met name in de vorm van warmte. Uit onderzoek van Dolf Timmerman blijkt dat siliciumnanostructuren juist dit gedeelte van het zonnespectrum efficiënt kunnen omzetten. Dit gebeurt door middel van een proces waarbij er meerdere elektronen per geabsorbeerd lichtdeeltje (foton) worden vrijgemaakt. Het is al langer bekend dat in silicium een effect optreedt waarbij meerdere ladingsdragers vrij worden gemaakt per geabsorbeerd foton, maar dit gebeurt met een lage efficiëntie. De optische en elektronische eigenschappen van siliciumnanostructuren, met een typische grootte in de orde van enkele nanometers, veranderen door kwantum-mechanische invloeden. Hierdoor kan het in tegenstelling tot bulk silicium optreden bij foton-energieën die beschikbaar zijn in zonlicht. Dit geeft aan dat nanokristallen dus direct kunnen bijdragen aan het verhogen van het rendement van zonnecellen.