Solenergi kan få et løft fra nyt lysabsorberingsdesign

Solenergi kan være stigende, men solceller er kun så effektive som mængden af ​​sollys, de opsamler. Under ledelse af en ny professor ved Northwestern University's McCormick School of Engineering and Applied Science, forskere har udviklet et nyt materiale, der absorberer en lang række bølgelængder og kan føre til mere effektiv og billigere solteknologi.

Et papir, der beskriver resultaterne, "Bredbåndspolarisationsuafhængig resonanslysabsorption ved hjælp af ultratynde plasmoniske superabsorbere, " blev offentliggjort tirsdag i tidsskriftet Naturkommunikation .

"Solspektret er ikke som en laser - det er meget bredbånd, starter med UV og går op til nær-infrarød, " sagde Koray Aydin, assisterende professor i elektroteknik og datalogi og papirets hovedforfatter. "For at fange dette lys mest effektivt, en solcelle skal have en bredbåndsrespons. Dette design giver os mulighed for at opnå det."

Forskerne brugte to ukonventionelle materialer - metal og siliciumoxid - til at skabe tynde, men komplekse, trapezformede metalgitre på nanoskalaen, der kan fange et bredere spektrum af synligt lys. Brugen af ​​disse materialer er usædvanlig, fordi de i sig selv, de absorberer ikke lys; imidlertid, de arbejdede sammen på nanoskalaen for at opnå meget høje absorptionshastigheder, sagde Aydin.

Det unikt formede gitter fangede en bred vifte af bølgelængder på grund af de lokale optiske resonanser, får lys til at bruge mere tid inde i materialet, indtil det bliver absorberet. Dette kompositmetamateriale var også i stand til at opsamle lys fra mange forskellige vinkler – en nyttig kvalitet, når man håndterer sollys, som rammer solceller i forskellige vinkler, når solen bevæger sig fra øst til vest i løbet af dagen.

Denne forskning er ikke direkte anvendelig til solcelleteknologi, fordi metal og siliciumoxid ikke kan omdanne lys til elektricitet; faktisk, fotonerne omdannes til varme og kan tillade nye måder at kontrollere varmestrømmen på nanoskala. Imidlertid, den innovative trapezform kunne kopieres i halvledende materialer, der kunne bruges i solceller, sagde Aydin.

Hvis det anvendes på halvledende materialer, teknologien kan føre til tyndere, lavere omkostninger, og mere effektive solceller, han sagde.