Nanostrukturer forbedrer solcelleeffektiviteten

For at gøre solceller til et konkurrencedygtigt alternativ til andre vedvarende energikilder, forskere undersøger forskellige alternativer. Et skridt i den rigtige retning er gennem nye processer, der ændrer overfladerne af siliciumsolceller. Ved at skabe forskellige nanostrukturer på overfladerne, energicapselegenskaberne for solceller kan forbedres.

Inden for det EU-finansierede forskningsprojekt N2P (Nano To Production) arbejder forskere på nanostrukturerede overflader af solceller. På Fraunhofer Institut i Dresden, Tyskland, forskere har fokuseret på udviklingen af ​​atmosfærisk tryk plasma kemisk ætsning (AP-PCE) processer. Denne teknologi er som et alternativ til tilgangen til våd kemisk behandling, bruges i solindustrien. Fordelene ved AP-PCE frem for ætsningsteknologien baseret på våd kemisk behandling er, for eksempel, reduceret kemisk affald, omkostningseffektivitet og reduceret håndtering. AP-PCE bruges til at modificere krystallinske silicium-solskiveoverflader ned til nanoskalaen. Forskerne har opnået en forbedring på en procent i solcelleeffektivitet, fra 16 til 17 procent, ved at gøre den bageste overflade meget glat.

Inden for N2P -forskningsprojektet videnskabsfolk ved Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) i Neuchatel, Schweiz, arbejder i stedet på at forbedre forskellige solceller, de tynde film silicium solceller. I øjeblikket, disse solceller kan kun høste omkring syv procent af sollyset, hvilket er cirka 40 procent mindre effektivt sammenlignet med konventionelle wafersiliciumceller. Imidlertid, de tynde film solceller er billigere og mere miljøvenlige, fordi deres produktion kræver mindre tid, materiale og energi. Forskerne i Schweiz ændrer solcellens øverste glasstruktur, ved at deponere et lag nanosiserede krystaller fra et transparent ledende oxid (TCO) på glasset. Dette lag giver en høj spredningseffekt, og lysstrålen genererer flere elektroner, når den kører en længere afstand gennem cellen, som forbedrer cellens lysabsorbering. Forskerne har formået at opnå en 30 procent stigning i effektiviteten i sammenligning med standard tyndfilm solceller.

En anden proces, der kan øge effektiviteten af ​​tyndfilm silicium solceller, ved at ændre overfladestrukturer, inkluderer ultrahurtig pulserende laserbestråling. Forskere ved Singapore Institute of Manufacturing Technology har vist, at denne bestråling danner et nanospike -mønster på siliciumoverfladen, hvilket reducerer refleksion af lyset fra overfladen. Mere lys vil derfor blive absorberet.

Nye processer, der skaber nanostrukturerede overflader, forbedrer solcelleeffektiviteten væsentligt. Med lavere fremstillingsomkostninger i fremtiden kan interessen for solcelleinvesteringer stige imponerende.