Drs. Joseph Melinger, Paul Cunningham, Joseph Tischler et Matthew Lumb à côté d'un appareil de pompe-sonde laser femtoseconde bicolore utilisé pour mesurer l'efficacité de la génération d'excitons multiples dans des nanocristaux et des nanotiges semi-conducteurs PbSe.
Une équipe multidisciplinaire de scientifiques du Naval Research Laboratory a découvert un moyen d'adapter des nanostructures qui pourraient se traduire par un faible coût, cellules solaires à haut rendement. La recherche paraît dans le 10 août, Numéro 2011 de la revue Lettres nano .
La technologie derrière les dispositifs optoélectroniques actuellement utilisés a été limitée par le fait qu'un seul photon absorbé par un semi-conducteur entraîne la création d'une seule paire électron-trou, ou exciton. Les chercheurs du LNR ont découvert que la modification de la forme des nanostructures de PbSe (séléniure de plomb) améliore un processus de conversion descendante connu sous le nom de génération d'excitons multiples. Pour y parvenir, l'équipe utilise des nanotiges allongées (en forme de cigare) au lieu de nanocristaux à symétrie sphérique (en forme de boule).
Contrairement à la technologie optoélectronique actuelle qui repose sur une seule paire électron-trou par photon, dans la génération d'excitons multiples, l'excès d'énergie de l'exciton « chaud » est utilisé pour exciter un deuxième électron à travers la bande interdite, ce qui entraîne la création de deux ou plusieurs excitons par photon. La découverte de l'équipe du LNR que ce processus est nettement plus efficace dans les structures de nanotiges allongées offre une nouvelle voie pour augmenter l'efficacité des cellules solaires par rapport aux dispositifs de pointe actuels.
Ces structures allongées sont les convertisseurs descendants d'énergie photonique les plus efficaces connus. Par conséquent, ce système matériel fournit un moyen de récolter l'énergie solaire de manière extrêmement efficace. En outre, le procédé de synthèse est peu coûteux, ce qui rendrait ces cellules solaires très bon marché, et les matériaux sont compatibles avec le traitement en solution de dispositifs sur des substrats flexibles. Les applications futures possibles de cette technologie en plus des cellules photovoltaïques pourraient inclure des photodétecteurs ultra-sensibles, électronique à grande vitesse, diodes électroluminescentes, laser, et les marqueurs biologiques.
L'équipe de recherche est composée des Drs. Paul Cunningham, Janice Boercker, Matthieu Lumb, Joseph Tischler, et Joseph Melinger de la division des sciences et technologies électroniques du NRL; et les Drs. Edward Foos et Anthony Smith de la division de chimie du LNR.
