Rengøring øger solcelleeffektiviteten

Energitab i nanotrådsolcelle kan reduceres markant ved at 'rense' overfladen af ​​cellerne med en speciel ætsemetode. Det har forskere ved Eindhoven University of Technology (TU/e) vist. Delft University of Technology og Philips i et papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Nano bogstaver . Solcellen har en virkningsgrad på 11,1 %, sætter den lige under den nuværende verdensrekord, men det blev nået med meget mindre brug af materiale. Dette er det seneste skridt fremad i de seneste års hastige udvikling af denne type solceller.

Nanotrådsolcellen er en relativt ny type celle, hvor et bundt af halvledende ledninger, hver med en tykkelse på omkring 100 nanometer (1 nanometer er en milliontedel af en meter), samle lys og omdanne det til elektricitet. Der er sket store fremskridt i udviklingen af ​​denne type solceller i de senere år, og de opnåede effektivitetsgevinster stiger hurtigt med omkring 5 % om året – meget stærkere vækst end for konkurrerende solcelleteknologier.

Relativt stort overfladeareal

En stor fordel ved tynde nanotråde er det stærkt reducerede behov for kostbart halvledermateriale, hvilket betyder, at de kan produceres til lave omkostninger. En ulempe er dog deres store overfladeareal i forhold til volumen - og overfladen er netop dér, hvor ufuldkommenheder i materialet fører til store energitab.

Piranha ætsning

I publikationen i Nano bogstaver forskerne, ledet af prof.dr. Erik Bakkers og dr. Jos Haverkort, beskrive en metode til at gøre overfladen af ​​indiumphosphid nanotråde meget glattere, med færre ufuldkommenheder. Det gør de ved hjælp af en ætsemetode, som de selv har udviklet – kaldet 'piranha-ætsning' – hvor overfladen 'renses' ved en kemisk reaktion.

Effektivitetsløft

Deres solcelle når en effektivitet på 11,1 % – lidt mindre end den nuværende verdensrekord på 13,8 %, som blev opnået tidligere i år af en gruppe svenske, Tyske og kinesiske forskere bruger nanotråde lavet af samme materiale. Men de hollandske forskeres nanotråde er kun 40 % så tykke. Da effektiviteten normalt falder, når ledningerne bliver tyndere, den forventede effektivitet bør kun være omkring 4,5 %. Hvilket betyder, at 'rengøringsarbejdet' rent faktisk giver et markant løft i effektiviteten.

65 % effektivitet

Forskerne ser muligheder for at højne effektiviteten yderligere i den nærmeste fremtid med lidt ekstra brug af ressourcer. "Ved at variere tykkelsen af ​​nanotrådene og forbedre måden, hvorpå krystallerne inde i dem stables, vi tror, ​​at vi snart skal kunne nærme os en effektivitet på 20 %", siger Bakkers. På længere sigt, det skulle i teorien endda være muligt at nå effektiviteter på 65 % ved at stable flere underceller.