양자점 태양전지가 효율 증가를 보이다

Los Alamos 과학자들은 나노 엔지니어링된 양자점으로 거의 4배의 캐리어 증폭 수율 증가를 보였다. 

일반적인 태양전지는 태양광 스펙트럼의 넓은 부분을 흡수하지만 열전하 캐리어의 빠른 냉각에 의해 청색과 자외선의 여분의 에너지가 열로 낭비된다. 

이 에너지는 캐리어 증폭(carrier multiplication)을 통해 추가적인 광전류로 변환될 수 있다. 열전자가 valence band의 전자와 충돌하면 그 전가가 밴드갭을 가로질러 여기된다. 

기존의 양자점에서 캐리어 증폭은  실용적 소자의 출력을 높이는데 충분히 효율적이지 못했다. 

그들은 PbSe/CdSe로 만들어진 알맞게 엔지니어링된 코어-셀 구조가 간단한 PbSe 양자점 보다 캐리어 증폭 수율을 4배 향상시킬 수 있다는 것을 보였다. 

이 큰 향상은 주로 hot hole의 비정상적인 느린 포논 이완으로 부터 기인하는데  hot hole은 내부 밴드에 트랩된다. Hot hole은 두꺼운 CdSe 껍질내에 있는 고에너지 준위에 트랩된다. 

이 hot hole의 긴 수명은 다른 이완 메커니즘을 가능하게 하는데 hot hole이 코어에 지역화된 valence band 전자와 충돌을 통해 캐리어 증폭을 매우 효과적으로 만든다. 

느린 캐리어 냉각 효과를 증명하기 위해 그들은 특별히 두꺼운 CdSe껍질로 이루어진 PbSe 양자점을 제조했다. 

PbSe/CdSe 양자점은 껍질로 부터 꽤 밝은 가시광 방출과 동시에 코어로 부터 적외선 방출을 보였다. 

이것은 interband 냉각이 크게 둔화된 것을 의미한다. 그래서 홀이 껍질내에 오래 머무를수 있어 광출 충분히 방출한다. 

참고: http://www.solar-international.net/article/94373-Quantum-dot-solar-cells-show-efficiency-gains.php