En kage på hovedet kaster nyt lys over solceller

Gør det bedre med mindre. Det er den udfordring, forskerne fra det schweiziske føderale teknologiske institut i Lausanne (EPFL) har stillet sig selv, støttet af Swiss National Science Foundation og Federal Office of Energy. Deres speciale:fremstilling af solceller, der er tusind gange tyndere end konventionelle celler. For at øge outputtet af cellerne, de har udviklet en ny nanomønsterteknik.

Selvom silicium er et af de mest udbredte grundstoffer, den energi, der kræves for at fremstille silicium af sand, er enorm. Det er af denne grund, men også for at reducere produktionsomkostningerne, at professor Christophe Ballif og hans team fra Photovoltaics and Thin-Film Electronics Laboratory ved EPFL i flere år har arbejdet på tyndfilm siliciumsolceller, der er tusind gange tyndere end konventionelle celler.

Der er kun en hake:jo tyndere cellerne, jo mindre de absorberer solens stråler og jo mindre elektricitet producerer de. Så forskere forsøger at fange lys i de tynde siliciumlag for at øge deres absorption. Traditionelt, tynde lag zinkoxid - et materiale, der er meget rigeligt, fuldstændig giftfri, og som vokser i form af små pyramideformede krystaller - bruges til dette formål. Disse krystaller spreder lys effektivt ind i det underliggende siliciumlag. Med sådanne zinkoxidlag, selv en ny verdensrekord celleeffektivitet blev opnået.

Reduktion af omkostninger

Men videnskabsmænd forsøger at slå denne rekord. "Det er svært at ændre den naturlige pyramideform af disse krystaller for at opnå endnu bedre lysspredning, ” forklarer forsker Corsin Battaglia, "så vi havde ideen om at tvinge krystallerne til at vokse på en anden støtte, en omvendt form med den ønskede struktur.” Ideen er lige så genial, som den er enkel. Når først det tynde lag af zinkoxid er aflejret på formen, skal der kun gøres at "afforme" den - som du ville gøre en tarte tatin, for eksempel - for at få en film med den ønskede struktur.

Denne procedure, beskrevet i september-udgaven af ​​tidsskriftet Nature Photonics, øger ikke kun mængden af ​​lys, der er fanget, og dermed øge produktionen, men det har også potentiale til at reducere omkostningerne ved cellerne på grund af dets kompatibilitet med masseproduktion. Det er interessante argumenter i en tid, hvor solcelleanlæg søger at producere elektricitet til en lavere pris end den nuværende netpris.