Lorsqu'il s'agit d'améliorer l'efficacité des cellules solaires, un groupe de professeurs de l'Université du Wyoming a découvert un moyen de le faire en ajoutant des atomes de manganèse, un métal alternatif, au mélange. Ce faisant, ils ont trouvé, augmente considérablement la conversion d'énergie des cellules solaires de 300 % en moyenne et, dans certains cas, jusqu'à 700 pour cent.

Ces résultats de recherche pourraient être utilisés à l'avenir pour aider les agriculteurs et les éleveurs du Wyoming à accéder à l'électricité dans les zones reculées importantes pour l'État pour aider les cultures et le bétail, à dynamiser l'usage de la voiture électrique dans les grandes villes, comme Los Angeles, dans le but d'y réduire le smog.

Jinke Tang et Youri Dahnovsky, les deux professeurs de l'UW au Département de physique et d'astronomie; TeYu Chien, un professeur assistant de physique et d'astronomie; et Wenyong Wang, professeur agrégé de physique et d'astronomie, co-écrit un mémoire de recherche, qui a été publié dans Lettres de physique appliquée l'automne dernier. Le papier, intitulé « Amélioration du photocourant géant par dopage aux métaux de transition dans les cellules solaires sensibilisées aux points quantiques », " a été récemment à nouveau mis en lumière, en avril, par le Bureau des sciences fondamentales de l'énergie du ministère de l'Énergie (DOE).

La recherche a été financée par le DOE, Bureau des sciences fondamentales de l'énergie, dans le cadre du Programme établi pour stimuler la recherche concurrentielle (EPSCoR).

« Ils mettent généralement en avant les recherches qu'ils financent, ", dit Chien. "Ils sélectionnent les réalisations clés et les mettent en valeur."

L'Office of Basic Energy Sciences soutient la recherche fondamentale pour comprendre, prévoir et, finalement, contrôler la matière et l'énergie à l'électronique, niveaux atomiques et moléculaires pour jeter les bases des nouvelles technologies énergétiques et soutenir les missions du DOE dans l'énergie, l'environnement et la sécurité nationale.

« Nous avons ajouté au point quantique PbS 4 % d'atomes de manganèse. Nos attentes étaient une augmentation de 4 % de l'efficacité solaire, " Dahnovsky dit. "Nous avons eu une augmentation de 700 pour cent. C'est très inhabituel."

Dahnovsky dit que c'est inhabituel parce que les électrons "tunneling" entre les atomes de manganèse et de zinc le font beaucoup plus facilement qu'entre les atomes de plomb et de zinc situés à l'interface entre une boîte quantique et un semi-conducteur.

La quête de cellules solaires à haut rendement a conduit à la recherche de nouveaux matériaux, comme le manganèse, pour remplacer le silicium traditionnel utilisé pour les sensibilisateurs et les électrodes photoconducteurs-oxydes.

Cela pourrait conduire à une révolution technique pour certaines applications industrielles, Dahnovsky et Chien disent tous les deux.

Les utilisations pratiques d'une augmentation des cellules solaires comprennent des panneaux solaires plus efficaces à moindre coût pour les maisons et autres structures ; si combiné avec des appareils portables, comme les iPhones, iPads et ordinateurs, les cellules solaires pourraient les maintenir alimentées beaucoup plus longtemps avant de devoir être rechargées; et permettre aux voitures électriques de voyager plus loin avant de devoir s'arrêter à une station de recharge, qui pourrait faire de l'achat d'une voiture électrique une alternative plus viable, dit Chien.

Dahnovsky ajoute que la science pourrait également aider le Wyoming, qui s'étale, éloigné et a des zones qui manquent d'électricité. Par exemple, il dit qu'un troupeau de bétail qui se déplace d'un endroit à un autre pour paître peut être situé loin de l'électricité.

« Un agriculteur peut avoir besoin d'une pompe à eau dans une région éloignée pour abreuver son bétail, " dit-il. " S'il n'y a pas d'électricité, il peut utiliser des cellules solaires pour alimenter la pompe à eau."

Chien dit que les agriculteurs pourraient également utiliser des capteurs solaires qui pourraient mesurer la lumière, humidité, l'oxygène et la température dans leur sol de culture.