Varme elektroner kan fordoble solcelleeffekteffektiviteten

Forskere har eksperimentelt bekræftet en teori, der tyder på, at varme elektroner kan fordoble produktionen af ​​solceller. Forskerne, fra Boston College, har bygget solceller, der med succes bruger varme elektroner til at øge cellernes effekt. Selvom effektstigningen er lille, konceptet kan føre til solceller, der bryder konventionelle effektivitetsgrænser.

Michael Naughton, en fysikprofessor ved Boston College, og andre har designet en ultratynd (15 nanometer tyk) solcelle, som varme elektroner hurtigt kan passere igennem inden afkøling. I konventionelle, tykkere solceller, kun de "kølere" lavere energielektroner, der har længere bølgelængder, kan passere igennem.

Når en konventionel solcelle absorberer en højenergifoton, den producerer en varm elektron, der hurtigt mister meget af sin energi som varme, før den kan passere gennem cellen og bruges til at generere elektricitet. Selvom solceller kan designes til at absorbere højenergifotoner og bruge varme elektroner, de er ikke i stand til også at absorbere lavenergifotoner. Det nye solcelledesign, imidlertid, kan optage begge dele.

Teoretisk set, solceller, der kan absorbere varme og kølige elektroner, kan næsten fordoble deres energieffektivitet. Konventionelle solceller kan højst omdanne omkring 35 % af sollysenergien til elektricitet, og resten går til spilde som varme. Ved at absorbere de varme elektroner, solceller kan opnå en effektivitet på op til 67 %, ifølge en artikel i MIT's Technology Review. Ved at fordoble effektiviteten, omkostningerne til solenergi kunne halveres.

Der er stadig udfordringer med de nye ultratynde solceller, imidlertid. Fordi de er så tynde, det meste af lyset passerer gennem dem, så de omdanner kun omkring 3% af det indkommende lys til elektricitet. Men tidligere forskning har vist, at tilføjelse af nanotråde til solcellerne kunne give dem mulighed for at absorbere mere lys, mens de stadig holder en kort rejseafstand for elektronerne. Ud over, forskerne undersøger, hvordan kvanteprikker indarbejdes i nanotrådene for at øge antallet af elektroner, der opsamles fra det absorberede lys.

© 2009 PhysOrg.com