Forskere tilbageviser 20 år gamle antagelser i solcelleproduktion

Forskning ledet af University of Luxembourg undersøgte fremstillingsprocessen for solceller. Forskerne beviste, at antagelser om kemiske processer, som var almindelige blandt forskere og producenter i de sidste 20 år, er, faktisk, forkert.

Fysikerne offentliggjorde deres resultater i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation .

Optimering af effektiviteten af ​​solpaneler

Fotovoltaiske solpaneler omdanner sollys til elektrisk strøm. Panelerne absorberer det indkommende lys, som exciterer elektroner og sender dem ud i en foruddefineret retning for at generere en elektrisk strøm, der kan drive motorer eller tænde en pære. Dette virker gennem samspillet mellem flere lag af halvledere og metaller i solpanelet. Cellerne fremstilles i en kompleks proces, hvor flere kemiske grundstoffer aflejres på et glassubstrat, typisk ved fordampning. Derved, en solcelle "vokser", lag for lag.

I fortiden, forskere opdagede ved et uheld, at effektiviteten af ​​én type solcelleteknologi forbedres markant, hvis de tilføjer natrium til det lysabsorberende lag. På samme tid, de observerede, at natrium påvirker væksten af ​​dette lag og interaktionen mellem de andre kemiske elementer, det hæmmer nemlig blandingen af ​​gallium og indium. Dette fører til mindre homogene lag og forringer dermed resultaterne. Derfor, i fortiden, videnskabsmænd og producenter mente, at den ideelle måde at producere en solcelle på var kun at tilsætte natrium efter vækstprocessen var afsluttet.

Natriums rolle i fremstillingsprocessen

Ved at bruge en anden tilgang, forskere fra Physics and Materials Science Research Unit ved University of Luxembourg, sammen med fire internationale partnere, nu kunne vise, at sandheden er mere nuanceret. Mens det lysabsorberende lag traditionelt består af tusindvis af individuelle korn, forskergruppen valgte en mere krævende fremstillingsstrategi og dyrkede laget som et enkelt korn. "I bund og grund, i dette arbejde viser vi, at hvis absorberen er lavet af kun et korn, tilsætning af en lille mængde natrium hjælper med at homogenisere fordelingen af ​​grundstofferne, " sagde Diego Colombara, nu Marie Curie Research Fellow ved International Iberian Nanotechnology Laboratory og hovedforsker af undersøgelsen. "Dette er meget overraskende, fordi mere end 20 års tidligere forskning konsekvent har vist den modsatte effekt på absorbere lavet af mange korn."

Forskernes konklusion er, at natrium har en dobbelt effekt:det homogeniserer grundstofferne inde i hvert korn, men det bremser homogeniseringen i samspillet mellem korn. "Dette giver os mulighed for at gentænke, hvordan vi producerer solceller. I fremtiden disse indsigter kan føre til forbedringer i fremstillingsprocessen, " konkluderede Dr. Phillip Dale, lederen af ​​forskningsgruppen ved Laboratoriet for Energimaterialer ved Universitetet i Luxembourg og en Attract-stipendiat fra Luxembourg National Research Fund (FNR).