En utilisant deux types de points quantiques « concepteurs », les chercheurs créent des fenêtres solaires à double vitrage qui produisent de l'électricité avec une plus grande efficacité et créent un ombrage et une isolation pour faire bonne mesure. Tout cela est rendu possible par une nouvelle architecture de fenêtre qui utilise deux couches différentes de points quantiques à faible coût réglés pour absorber différentes parties du spectre solaire.

"En raison de la forte performance que nous pouvons atteindre avec un faible coût, matériaux transformables en solution, ces fenêtres à double vitrage à base de points quantiques et des concentrateurs solaires luminescents encore plus complexes offrent une nouvelle façon de faire baisser le coût de l'électricité solaire, " a déclaré le chercheur principal Victor Klimov. " L'approche complète la technologie photovoltaïque existante en ajoutant des capteurs solaires à haute efficacité aux panneaux solaires existants ou en les intégrant comme fenêtres semi-transparentes dans l'architecture d'un bâtiment. "

La clé de cette avancée est « la division du spectre solaire, " qui permet de traiter séparément les photons solaires de plus haute et plus basse énergie. Les photons de plus haute énergie peuvent générer un photovoltage plus élevé, ce qui pourrait augmenter la puissance de sortie globale. Cette approche améliore également le photocourant car les points utilisés dans la couche avant sont pratiquement "sans réabsorption".

Pour y parvenir, l'équipe de Los Alamos incorpore dans des points quantiques des ions de manganèse qui servent d'impuretés hautement émissives. La lumière absorbée par les points quantiques active ces impuretés. Suite à l'activation, les ions manganèse émettent de la lumière à des énergies inférieures au début d'absorption des points quantiques. Cette astuce permet d'éliminer presque complètement les pertes dues à l'auto-absorption par les points quantiques.

Pour transformer une fenêtre en collecteur solaire luminescent tandem, l'équipe de Los Alamos dépose une couche de points quantiques hautement émissifs dopés au manganèse sur la surface de la vitre avant et une couche de points quantiques de séléniure de cuivre et d'indium sur la surface de la vitre arrière. La couche avant absorbe les parties bleues et ultraviolettes du spectre solaire, tandis que le reste du spectre est capté par la couche inférieure.

Après absorption, le point réémet un photon à une plus grande longueur d'onde, puis la lumière réémise est guidée par réflexion interne totale vers les bords de verre de la fenêtre. Là, des cellules solaires intégrées dans le cadre de la fenêtre captent la lumière et la convertissent en électricité.