Ученые Национальной лаборатории возобновляемой энергии (США), Горного университета Колорадо и Университета штата Калифорния в Сан-Диего создали фотоэлектрохимический элемент на квантовых точках, который достиг квантовой эффективности в производстве газа водорода в размере 114%.

Квантовые точки — крайне малые частицы полупроводника размером всего в несколько нанометров. В устройстве, изобретенном учеными, квантовые точки из сульфида свинца заменили сверхпроводящие материалы, такие как кремний или арсенид меди-индия-галлия. Преимущество такого фотоэлектрохимического устройства в том, что оно, потенциально, конвертирует большую часть солнечного спектра в полезную энергию.

Фотоэлемент поглощает один видимый солнечный фотон и производит два или более электронов благодаря процессу множественной экситонной генерации (МЭГ), который в дальнейшем используется для производства водорода.

Хотя многие ученые по всему миру стремятся добиться квантовой эффективности производства водорода из солнечного света, максимально приближенной к 100%, достижения ученых под руководством Юн Яня — 114% — свидетельствует о фундаментальном прорыве и доказывает, что описанная ими схема фотоэлектрохимического элемента гораздо более эффективна, чем солнечные элементы на квантовых точках.

«Результаты демонстрируют возможность будущего производства больше энергии более эффективным образом. Также они ведут к фундаментальным изменениям во всем процессе производства водородного топлива. Сейчас мы можем получать водородное топливо из воды, используя электричество, вырабатываемое обычными электростанциями, потребляющими ископаемое топливо. Но достигнув такой высокой квантовой эффективности при получении водорода из солнечной энергии, мы могли бы сделать процесс производства „зеленого“ топлива зеленее», — говорит руководитель группы исследователей Юн Янь.