sciencetalk

https://techxplore.com/news/2024-04-qua ... y-nwletter
Toen ik deze kop voor het eerst zag, was mijn eerste gedachte: “Hoe kan iets meer dan 100% efficiënt zijn”? De sleutel hier is de ‘kwantum’-kwalificatie, of specifieker, de externe kwantumefficiëntie (EQE), gerelateerd aan het aantal vrije elektronen dat per foton van binnenkomend licht in een zonnecel wordt geproduceerd. Bij conventionele op silicium gebaseerde zonnecellen ligt de theoretische maximale EQE ruim onder de 100%, wat een groot deel van de reden is dat zonnecellen om te beginnen niet zo efficiënt zijn in het omzetten van zonlicht in elektriciteit.

Dat EQE boven de 100% uitstijgt, heeft te maken met processen zoals fotonvermenigvuldiging. Dit is waar meerdere excitonen (gebonden staten van een elektron en een elektron-gat) gegenereerd worden van één enkel binnenkomend foton. Deze techniek staat bekend als 'multiple exciton generation' (MEG). Het resultaat is dat een enkel foton meer dan één elektron kan vrijmaken, waardoor de EQE boven 100% kan uitstijgen.

Begrijp ik het goed dat de EQE gedefinieerd is als het aantal elektron-gat paren dat gegenereerd wordt per invallend foton? In dat geval zie ik inderdaad wel voor me dat het theoretisch mogelijk is om meerder elektronen aan te slaan met een hoog energetisch foton.

De vraag is wat zo'n technische definitie doet in een artikel voor algemeen publiek. Het zal alleen maar vragen opleveren bij de meeste mensen. De energie-efficiëntie komt niet boven de 100% uit (zoals dat bij warmtepompen bijvoorbeeld wel het geval is), en dat is wat uiteindelijk van belang is.

Inmiddels heeft dit onderzoek het wat bredere natuurkunde nieuws bereikt:
https://physicsworld.com/a/new-photovol ... cy-record/
In dit artikel wordt EQE beschreven:
EQE: Convention solar cells have a maximum external quantum efficiency (EQE) of 100%: for every photon incident on the cell, they generate one photoexcited electron. In recent years, scientists have sought to improve on this by developing materials that “free up” more than one electron for every photon they absorb.

Kwantumrendement is een bekend begrip. Het wordt ook gebruikt voor bijvoorbeeld fotomultiplicatorbuizen om vast te leggen welke fractie van de invallende fotonen gedetecteerd werden.
Ongetwijfeld speelt het ook een rol bij zonnepanelen. Maar uiteindelijk is de energetische efficiëntie toch wat telt.