Drs. Joseph Melinger, Paul Cunningham, Joseph Tischler y Matthew Lumb junto a un aparato de sonda-bomba láser de femtosegundos de dos colores utilizado para medir la eficiencia de la generación de excitones múltiples en nanocristales y nanovarillas semiconductores de PbSe.
Un equipo multidisciplinario de científicos en el Laboratorio de Investigación Naval ha descubierto una forma de adaptar nanoestructuras que podrían resultar en bajo costo, Células solares de alta eficiencia. La investigación aparece en el 10 de agosto de Número de la revista 2011 Nano letras .
La tecnología detrás de los dispositivos optoelectrónicos actualmente en uso se ha visto limitada por el hecho de que un solo fotón absorbido por un semiconductor da como resultado la creación de un solo par electrón-hueco. o excitón. Los investigadores del NRL han descubierto que cambiar la forma de las nanoestructuras de PbSe (seleniuro de plomo) mejora un proceso de conversión descendente conocido como generación de excitones múltiples. Para lograr esto, el equipo utiliza nanobarras alargadas (en forma de cigarro) en lugar de nanocristales esféricamente simétricos (en forma de bola).
A diferencia de la tecnología optoelectrónica actual que se basa en un solo par electrón-hueco por fotón, en la generación de múltiples excitones, el exceso de energía del excitón "caliente" se usa para excitar un segundo electrón a través de la banda prohibida, lo que da como resultado la creación de dos o más excitones por fotón. El descubrimiento del equipo de NRL de que este proceso es significativamente más eficiente en las estructuras de nanovarillas alargadas proporciona una nueva vía para aumentar la eficiencia de las células solares en comparación con los dispositivos de última generación actuales.
Estas estructuras alargadas son los convertidores descendentes de energía fotónica más eficientes que se conocen. Como resultado, este sistema de materiales proporciona una forma de recolectar energía solar de manera extremadamente eficiente. Además, el proceso de síntesis es de bajo costo, lo que haría que estas células solares fueran muy económicas, y los materiales son compatibles con el procesamiento de soluciones de dispositivos sobre sustratos flexibles. Las posibles aplicaciones futuras que surjan de esta tecnología además de las células fotovoltaicas podrían incluir fotodetectores ultrasensibles, electrónica de alta velocidad, la luz emite diodos, láseres y etiquetas biológicas.
El equipo de investigación está formado por los Dres. Paul Cunningham, Janice Boercker, Matthew Lumb, Joseph Tischler, y Joseph Melinger de la División de Tecnología y Ciencia Electrónica de NRL; y los Dres. Edward Foos y Anthony Smith de la División de Química de NRL.
