Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

October 31, 2011, Delft--デルフト工科大学(TU Delft)オプトエレクトロニック材料科とToyota Europeの研究者は、量子ドットを結合したフィルム内の1個の軽粒子を吸収することで複数の可動電子が生成することを実証した。
これら複数の電子は、効率よく太陽電池に取り込むことができる。安価な太陽電池の効率を上げる1つの方法は、量子ドットという半導体ナノ粒子を利用することだ。理論的には、これら電池の効率は44％に向上する。これは、これらのナノ粒子内で効率よく起こるキャリア増幅と言う効果。現在の太陽電池では、吸収された軽粒子は1個の電子しか励起しないが、それに対して量子ドット太陽電池では1個の軽粒子が複数個の電子を励起する。電子の数を増幅することは、太陽電池内の電流増となり、全般的なパワー変換効率の向上になる。
数年前、キャリア増幅は従来の半導体内よりも、量子ドット内での方が高効率であることが実証された。その結果、これらの量子ドットを太陽電池で使用するための研究が世界中で行われている。キャリア増幅利用の問題点は、生成された電荷が相互に衝突するまでの時間が極めて短く(約0.00000000005秒)、オージェ(Auger)再結合として知られる崩壊過程で消失することだ。現在の主要課題は、何か有効な手が打てることを証明すること。
Delftの研究者たちが、この極めて短い時間でさえも複数電子を相互に分離するに足る長さであることを実証した。研究者たちは、量子ドットフィルムを用意した。その中で電子は量子ドット間を効率よく移動できるので、オージェ再結合で消失する前に自由電子、可動電子になる。これらのフィルムでは、吸収軽粒子1個あたり3.5個までの自由電子が生成される。こうして、これらの電子は生き残っているばかりか、材料を自由に動いて太陽電池に吸収される。
(詳細は、www.tudelft.nl)