Nanokoner kan være nøglen til at lave billige solceller

(Phys.org) - En af de største udfordringer, som den fotovoltaiske industri i silicium står over for, er at lave solceller, der er økonomisk levedygtige. For at nå dette mål, modulomkostninger, som i øjeblikket er omkring $ 1/watt, skal reduceres til kun det halve. Meget af denne pris kommer fra siliciummaterialet og de dyre fremstillingsprocesser, der ofte bruges. I en ny undersøgelse, et team af forskere og ingeniører har demonstreret, at en hybrid solcelle dækket af silicium-nanokoner og en ledende organisk polymer kan løse begge omkostningsbesparende områder og samtidig levere fremragende ydeevne.

Forskerne, ledet af professor Yi Cui og professor Michael D. McGehee fra Stanford University, har offentliggjort deres undersøgelse i en nylig udgave af Nano bogstaver .

Hybridsolcellernes brug af nanoskala teksturering har to fordele:det forbedrer lysabsorption og reducerer den nødvendige mængde siliciummateriale. Tidligere nanoskala teksturering af solceller har involveret nanotråde, nanodomer, og andre strukturer. Her, forskerne fandt ud af, at en nanokonstruktur med et aspektforhold (højde/diameter på en nanokone) på omkring en giver en optimal form til lysabsorberingsforbedring, fordi det muliggør både god antireflektion (for korte bølgelængder af lys) og lysspredning (for lange bølgelængder ).

I tidligere designs ved hjælp af nanoskala teksturering, rummet mellem strukturer har normalt været for lille til at blive fyldt med polymer, så et helt andet lag er påkrævet. Men den tilspidsede nanokonstruktur, der er vist her, gør det muligt at belægge polymeren i de åbne rum, eliminerer behovet for andre materialer. Ved at danne denne nanocone/polymer hybrid struktur med en enkel, lavtemperatur metode, behandlingsomkostninger reduceres også.

Efter at have testet solcellen og foretaget nogle forbedringer, forskerne producerede en enhed med en effektivitet på 11,1%, som er den hidtil højeste blandt hybrid silicium/organiske solceller. Ud over, kortslutningsstrømstætheden, som angiver den største strøm, som solcellen kan generere, er kun lidt lavere end verdensrekorden for en monokrystallinsk silicium solcelle, og meget tæt på den teoretiske grænse.

På grund af hybride silicium-nanocon-polymer solcellernes gode ydeevne og billige behandling, forskerne forudser, at de en dag kunne bruges som økonomisk levedygtige solcelleanordninger.

Copyright 2012 Phys.org
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.