A napelem hatékonyság növelhető.

Az Austin-i Texasi Egyetem kémikus kutatója, Xiaoyang Zhu csoportjával felfedezte, hogy a hagyományos napelem cellák hatékonysága jelentősen megnövelhető. Egy szerves műanyag félvezető anyag segítségével megduplázható az egy foton segítségével nyerhető elektronok száma. Ez már sokat emel a napelem hatékonyság értékén, de ők nem álltak meg ennél.

A műanyag félvezető napelem celláknak van egy nagy előnye, az alacsony ár. Ha a molekuláris tervezés és szintetizálás széles lehetőségeivel kombinálják ezt a felfedezést, megnyílik a lehetőség egy új, izgalmas energia-konverzió megközelítésére, ami sokkal nagyobb hatékonysághoz vezet.

Az elméleti maximális hatékonysága a szilícium celláknak manapság 31%, mert a nap energiája, ami eléri a cellát túl nagy ahhoz, hogy használható elektromos árammá alakuljon.

Ez a „forró elektronok” formájában meglevő energia ehelyett hővé alakul. Ezen forró elektronok kihasználásával a napenergia – elektromos energia konverzió hatékonysága akár 66%-ra is megnövelhető.

Zhu korábban már bemutatta, hogy ezek az elektronok félvezető nanokristályokkal befoghatók. 2010-ben már publikálták a Science magazinban ezt a kutatást, de azt is hozzátették, hogy ennek az életképes technológiának a megvalósítása nagy kihívás.

Egy részről a 66% hatékonyság csak akkor elérhető, ha közvetlenül fókuszált napfényt használnak, nem azt a nyers napfényt, mely általában éri a napelemet. Ez viszont az új anyagnál megvalósítási problémákat hoz elő.

Azért, hogy kikerüljék ezt a problémát, Zhu és csapata alternatívát talált. Felfedezték, hogy a foton egy sötét kvantum „árnyék állapotot” hoz létre. Ebből két elektron hatékonyan kinyerhető, hogy több energiát adjon a félvezető. Zhu szerint ennek a mechanizmusnak a kihasználásával a napelem cella hatékonysága elérheti a 44%-ot a napfény fókuszálása nélkül is, ami jelentősen megnövelheti a napenergia elterjedését.