[PWC-MEDIA] Twee voor de prijs van één: 'bonuselektronen' in germanium nanokristallen kunnen leiden tot betere zonnecellen
- From: FOM <info@xxxxxx>
- To: pwc-media@xxxxxxxxxxxxx
- Date: Fri, 13 Feb 2015 08:43:57 +0000 (UTC)
Beste lezer,
Bij dezen een FOM-persbericht over een onderzoek dat kan leiden tot betere
zonnecellen.
Een Engelstalige versie staat in de bijlage.
 _place_holder;
 _place_holder;
 _place_holder;
 _place_holder;
13 februari 2015
# Twee voor de prijs van één: 'bonuselektronen' in germanium nanokristallen
kunnen leiden tot betere zonnecellen
**Onderzoekers van de Stichting FOM, de UvA, de TU Delft en de Universiteit van
de Algarve hebben ontdekt dat germanium nanokristallen onder de invloed van
licht 'bonuselektronen' opleveren. Deze extra elektronen kunnen de opbrengst
van zonnecellen vergroten, of de gevoeligheid van lichtsensoren verbeteren. De
onderzoekers publiceren hun werk vandaag in Light: Science & Applications.
**
In nanokristallen kan de absorptie van een enkel foton leiden tot meerdere
aangeslagen elektronen: twee voor de prijs van één! Dit fenomeen,
ladingsvermenigvuldiging, was al bekend bij silicium nanokristallen. Silicium
is het meest gebruikte materiaal voor zonnecellen. De onderzoekers hebben nu
gezien dat ladingsvermenigvuldiging ook plaatsvindt in germanium
nanokristallen, waarbij de efficiëntie gemakkelijker te verbeteren is dan bij
silicium nanokristallen. De ontdekking kan daardoor leiden tot betere
zonnecellen.
 _place_holder;
****Halfgeleiderfysica********
Germanium en silicium zijn voorbeelden van halfgeleiders: materialen met een
energie-bandgap, ofwel bandkloof. Wanneer deze materialen licht absorberen
kunnen elektronen van de band onder de energie-gap (valentieband) naar de band
boven de gap (geleidingsband) springen. Deze aangeslagen, ‘hete’ elektronen en
de gaten die ze achterlaten vormen een elektrische stroom. Ze zijn de
basisbrandstof van een zonnecel.
****Nanokristallen en ladingsvermenigvuldiging********
Als een geabsorbeerd foton meer energie bevat dan nodig is om een elektron
over de bandgap te laten springen, kan het overschot aan energie een tweede
elektron aanslaan. Uit eerder onderzoek bleek dat een bandgap-energie tussen
de 0,6 en 1,0 elektronvolt ideaal is om deze ladingvermenigvuldiging tot stand
te brengen.
Nanokristallen zijn extreem klein, zo’n duizend maal kleiner dan de dikte van
een menselijke haar. Door hun minuscule formaat wijkt de energiestructuur van
de kristallen enorm af van die van bulkmateriaal. De bandgap-energie is direct
afhankelijk van de kristalgrootte. Bulk germanium heeft een bandgap-energie
van 0,67 elektronvolt. Door de grootte van de germanium nanokristallen aan te
passen, konden de onderzoekers deze waarde bijstellen naar energieën tussen
0,6 en 1,4 elektronvolt – binnen de ideale marges voor
ladingsvermenigvuldiging, ofwel het aantal ‘bonuselektronen'.
****Het experiment ********
Om ladingsvermenigvuldiging in nanokristallen te onderzoeken, gebruikten de
onderzoekers een optische techniek die _pump-probe_ spectroscopie heet. Een
eerste laserpuls, de _pump_, zendt fotonen uit die het nanokristal aanslaan
door één elektron in de geleidingsband te brengen. Een tweede puls van
fotonen, de _probe_, kan dan door dit elektron geabsorbeerd worden.
De onderzoekers ontdekten dat als de energie van de _pump-_foton tweemaal zo
groot is als de bandgap-energie van de germanium nanokristallen, het _probe-
_licht geabsorbeerd wordt door twee elektronen in plaats van door een. Dit
effect is de welbekende vingerafdruk van landingsvermenigvuldiging. Met andere
woorden, als de _pump-_foton voldoende energie bevat, dan heeft het
aangeslagen elektron voldoende energie over om een tweede elektron in
hetzelfde nanokristal aan te slaan. Met behulp van deze
ladingsvermenigvuldiging kunnen germanium nanokristallen meehelpen om de
maximale efficiëntie van zonnecellen te bereiken.
----
**Voor de redactie **
**Bijschrift
**Licht (fotonen) vallen op het materiaal. In enkele van de germanium
nanokristallen slaat het licht elektronen aan, waardoor een elektron-gat-paar
(e-h) vormt. Er zijn twee mogelijkheden. (1) De energie van het binnenkomende
foton ligt tussen een- en tweemaal de bandgap-energie. Er vormt één
elektron-gat-paar. (2) De energie van het binnenkomende foton is meer dan
tweemaal de bandgap-energie. Het overschot aan energie, de ‘kinetische’ energie
van het elektron dat hoog in de geleidingsband is aangeslagen, is voldoende om
een tweede elektron-gat-paar te laten ontstaan in hetzelfde nanokristal. Op die
manier is ladingsvermenigvuldiging een feit.
 _place_holder;
**Contactinformatie
**[Chris de Weerd](mailto:c.deweerd@xxxxxx), +31 (0)20 525 5644
**Referentie**
Multiple exciton generation in germanium nanocrystals, _Light: Science &
Applications_ _place_holder;(2015) _place_holder;**4**, e251;
doi:10.1038/lsa.2015.24
 _place_holder;
[](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=6GI4zadZkZqqytvmiqek1S7pINSxA-2Brm1Q09nqOYYxFOfhqCoOs-2FP4MvKzHVHsL-2F_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL331eA4q-2BMSBHPaJGiBcmBQetoVgjiXGvtj8DO3yOVbgEnOYnrbEjCYL9S6Zb2qyhE0eALx5BR9pQZrInINo0yMq3qWLY7npsXXE2PXzBgBV3uYaLXh4GHDpL7EJqcKhD2JywRZGasEeDLGTg0GhaUg7MZ4EQailQDsDeVJP5ESH6Dw-3D-3D
west-1.amazonaws.com/ff/3242b0b35a11e48723236fb7c09a60/Carrier-multiplication-
in-germanium-nanocrystals.png)
[
Carrier-multiplicati...ium-nanocrystals.png](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=6GI4zadZkZqqytvmiqek1S7pINSxA-2Brm1Q09nqOYYxFOfhqCoOs-2FP4MvKzHVHsL-2F_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL331pj792-2FNm-2FNgISjIrd-2Fa7F42xnIE9aqb3tQhegE4ej5nCYFivBPge59sjlbVGCHGd-2Fdw4AFRajcRRM3CVFz2kvUtjr-2FtXPJm5QUoGpAKUfnbk213jQdnWivTJZCIsGmGHK6EBlwJnBH15Rl75Gi-2FnDEfX5AVS5ylrI5wW5kon6mQ-3D-3D
west-1.amazonaws.com/ff/3242b0b35a11e48723236fb7c09a60/Carrier-multiplication-
in-germanium-nanocrystals.png)
**193kBs**
[
[
Carrier-multiplicati...ium-nanocrystals.pdf](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=6GI4zadZkZqqytvmiqek1S7pINSxA-2Brm1Q09nqOYYxFOfhqCoOs-2FP4MvKzHVHsL-2F_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL332XqEYtCTU9s4lHEt9wIe5Wnswz-2B3jK51YIOpOj5nQBoQs0BoNTTHaG0NCqnWENlMYxoNCeiECOQiChFHWKKi6GTFwKvKuBXgLyK33-2FjDFA5NUEHbGyT-2F6O0ptrIiHAcOWBfvfKA-2BgAAk1rZWajzRLBlzRFdCn9Rh2RsB0vp-2FSpLg-3D-3D
west-1.amazonaws.com/0e/6603c0b35b11e4824657f866c4d728/Carrier-multiplication-
in-germanium-nanocrystals.pdf)
**117kBs**
 _place_holder;
 _place_holder;
Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM)
 _place_holder;
 _place_holder;
**FOM**
+31 (0)30 600 12 11
 _place_holder;
[
 _place_holder;
[Twitter](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=5-2FjYtE9Qrpt0AHXiwHo1KUuTaTHkeW9WhSrfEDPuOrWDBgoMhlpJafn6WyPvYHbm_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL331JNYL39Hwh-2FtrINAYsJGA77X3x3yn0-2FSnkDE6YPWl-2F1mFizmyABBg3mIp-2FQp-2FR1ySIUiZssslxkBekbP0YXO4OmEgw3N4WzLr8oyCTn6bDq09T-2BytDcmwuVFnQwx7A2kpMGdhHKVDmqxETNt2Cm4O6qhYEL4jq8H5SM3WiI962yQ-3D-3D
[
 _place_holder;
[Facebook](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=gNiz8ZwLqUrfpO3v-2B6RNfvQFSQu-2B124BQqG7uUkHwhwd7t3-2B8OATeqHpj1FPU6yd_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL330jcMTSuPYHRbp3D7fGBSRI3AcGHRhRKQcz9RfCVV3uH9v8C4kR1hllZ7deMHS2wckt8oGtPkGV4YdvQOSh7nyarqJNQEp1yuR3hS-2F0kxci-2B1k-2FOjHDVkmwMLGGCnX9f-2BXF00CmMTgbAtR09Oxqd-2F5mvqipbbmJnxfYLOeFsYgDwQ-3D-3D
[www.fom.nl](http://mail.smart.pr/wf/click?upn=gNiz8ZwLqUrfpO3v-2B6RNfiT0oLDZq59LqxN9OhQ4jYc-3D_pL-2BXJ9rP5q-2BUaltF3BAu0APMIg3d2nFGiVcDnYlc5ZREwlljd9bP014zYWsoMJGFkJtVpgHFkooNsW3S8315THeXwditrqQj5vCYdVXL332IFQdWYya-2BfggRSp2fpgUyUEzU-2FMpJisqYb-2FeKTeXDC0MwqBT3FZ7-2F38vK4Gjri9k1qFNbmUeZH0QWiY7heD-2BpFHdWG6a5M3cZzVmcbWEbruDACQQrQCMmpB5Dw1-2BmvIfQM4dGcvCskNhX7oHTHHURx8fMwGffDBLAbnJHXcSFtg-3D-3D
 _place_holder;
 _place_holder;
Geen berichten meer ontvangen van ons? Klik [unsubscribe
Other related posts:
- » [PWC-MEDIA] Twee voor de prijs van één: 'bonuselektronen' in germanium nanokristallen kunnen leiden tot betere zonnecellen - FOM
