最高効率６５％の太陽電池が開発中です。
日本では筑波大学が世界最先端を行っています。
ディーゼル発電機にも勝てる太陽電池というものが
でてくるかもしれません。
http://www.nrel.gov/news/press/2005/350.html
Researchers at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) have shown that nanotechnology may greatly increase the amount of electricity produced by solar cells.
In a paper published in a May issue of the American Chemical Society's Nano Letters journal, an NREL team found that tiny "nanocrystals," also known as "quantum dots," produce as many as three electrons from one high energy photon of sunlight. When today's photovoltaic solar cells absorb a photon of sunlight, the energy gets converted to at most one electron, and the rest is lost as heat.
The research demonstrates the potential for solar, or photovoltaic, cells that reduce wasteful heat and maximize the amount of the sun's energy that is converted to electricity—a key step toward making solar energy more cost-competitive with conventional power sources.
The NREL research team, led by Arthur Nozik, included Randy Ellingson, Matt Beard, Justin Johnson, Pingrong Yu, and Olga Micic, and worked in collaboration with theorists Alexander Efros and Andrew Shabaev of the Naval Research Laboratory (NRL) in Washington, D.C.
The findings are further confirmation of pioneering work by Nozik, who in 2000 predicted that quantum dots could increase the efficiency of solar cells, through a process now termed "multiple exciton generation," or "MEG". Last year, Richard Schaller and Victor Klimov of Los Alamos National Laboratory in New Mexico were the first to demonstrate the electron multiplication phenomenon predicted by Nozik, using quantum dots made from lead selenide.
"We have shown that solar cells based on quantum dots theoretically could convert more than 65 percent of the sun's energy into electricity, approximately doubling the efficiency of solar cells," Nozik said. The best cells today convert about 33 percent of the sun's energy into electricity.
The NREL and NRL researchers' paper also describes a new theoretical foundation for the multiple exciton generation process that is based on certain unique aspects of quantum theory.
The recent work demonstrates MEG in quantum dots of a second semiconductor material, lead sulfide.
The NREL/NRL work not only shows higher overall efficiency for multiple exciton generation, it also establishes that the process occurs with lower photon energies, meaning it could make use of an even greater portion of the sun's light spectrum.
Beyond potential use for photovoltaic cells, similar quantum dot technology may someday be used in photoelectrochemical cells, which could become a clean and renewable way to produce hydrogen directly from water and sunlight.
NREL is the U.S. Department of Energy's primary national laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development. NREL is operated for DOE by Midwest Research Institute and Battelle.
仮訳です。ウェブ翻訳ですからひどいものです。取り急ぎ。
熱損失を減らし、電気出力を向上させる量子ドット太陽電池
2005年5月23日(月)
米国エネルギー省・国立再生可能エネルギー研究所(NREL)の研究者は、ナノテクノロジーによって、太陽電池の発電量を大幅に増加させる可能性を示した。
全米化学協会の５月のナノ論文ジャーナルで公表された論文では、NRELチームは、「量子ドット」として知られる小さな「ナノ結晶」が太陽の光子１個から3個もの電子を生成するとしている。今日の太陽電池が光子を吸収する場合、せいぜい1個の電子に変換され、残りは熱として失われます。
経済性を低下させる熱損失を減らし、太陽のエネルギー変換量を最大にする太陽電池を実証していく。
アーサー・ノジック率いるNRELチームは、ランディー・エリングソン、マット・ビアード、ジャスティン・ジョンソン、ピンロン・ユー及びオルガ・ミシックからなり、海軍研究所NRLのアレグサンダー・エフロス、アンドリュー・シャーベイと共同研究を行った。
「複合励起生成」ＭＥＧと名付けられたプロセスを通じて、量子ドットが太陽電池の効率を増加させる理論予測を2000年に行ったノジックの先導的研究を確認されてきている。昨年、ニューメキシコ州のロスアラモス国立研究所のリチャード・シャラー、ヴィクター・クリモフは、セレン化鉛から作られた量子ドットを使用して、ノジックが予言した電子増加現象を初めて実証した。
ノジックは「我々は、太陽電池の効率を2倍にして、量子ドット太陽電池が太陽光のエネルギーの65パーセント以上を変換できる可能性を示した」と言う。現状で最高の太陽電池の変換効率は、約33％に留まっている。
NRELとNRL研究者の論文は、さらに量子力学に基づく複合励起生成プロセスの新たな理論的根拠について述べている。
最近の研究では、硫化鉛の量子ドットによってでMEGを実証しようとしている。
NREL/NRLの研究では、複合励起生成がより高い効率を示すだけではなく、太陽光のスペクトルのさらに大きな部分を利用する可能性を意味しており、より低エネルギーの光を活用できることを示している。
量子ドット技術は、太陽電池だけでなく、電気化学プロセスでも利用可能であり、例えば、水素製造にも活用できるだろう。
NRELは、米国エネルギー省傘下の再生可能エネルギーとエネルギー効率向上に関する研究開発を行う重要な国立研究所である。