Nanocoax løser solcelle tykt og tyndt dilemma

En solcelle i nanoskala inspireret af koaksialkablet giver større effektivitet end nogen tidligere designet nanoteknologisk tyndfilmsolcelle ved at løse den "tykke og tynde" udfordring, der ligger i at fange lys og udvinde strøm til solenergi, Boston College-forskere rapporterer i den aktuelle online-udgave af tidsskriftet Physica Status Solidi .

Jagten på høj effektkonverteringseffektivitet i de fleste tyndfilmsolceller er blevet hæmmet af konkurrerende optiske og elektroniske begrænsninger. En celle skal være tyk nok til at opsamle en tilstrækkelig mængde lys, men det skal være tyndt nok til at trække strøm ud.

Fysikere ved Boston College fandt en måde at løse den "tykke og tynde" udfordring gennem en nanoskala solar-arkitektur baseret på koaksialkabel, et radioteknologisk koncept, der går tilbage til de første transatlantiske kommunikationslinjer, der blev anlagt i midten af ​​1800-tallet.

"Mange grupper rundt om i verden arbejder på solceller af nanotråd-typen, mest bruger krystallinske halvledere, " sagde medforfatter Michael Naughton, professor i fysik ved Boston College. "Denne nanocoax cellearkitektur, på den anden side, kræver ikke krystallinske materialer, og giver derfor løfte om billigere solenergi med ultratynde absorbere. Med fortsat optimering, effektivitetsgevinster ud over noget, der opnås i konventionelle planarkitekturer, kan være mulige, mens der bruges mindre mængder af billigere materiale."

Optisk, den såkaldte nanocoax står tyk nok til at fange lys, alligevel gør dens arkitektur den tynd nok til at tillade en mere effektiv udtrækning af strøm, rapporterer forskerne i PSS's Rapid Research Letters. Dette gør nanocoaxen, opfundet på Boston College i 2005 og patenteret sidste år, en ny platform til lave omkostninger, højeffektiv solenergi.

Konstrueret med amorft silicium, nanocoax-cellerne gav effektkonverteringseffektivitet på over 8 procent, hvilket er højere end nogen anden nanostruktureret tyndfilmsolcelle til dato, holdet rapporterede.

Cellernes ultratynde natur reducerer den Staebler-Wronski lys-inducerede nedbrydningseffekt, et stort problem med konventionelle solceller af denne type, ifølge holdet.