Små nitter i legoklods-stil gør solpaneler en fjerdedel mere effektive

(Phys.org) — Rækker af aluminiumsknopper hjælper solpaneler med at udvinde mere energi fra sollys end dem med flade overflader.

De fleste solceller, der bruges i boliger og industri, er lavet af tykke lag materiale til at absorbere sollys, men har tidligere været begrænset af relativt høje omkostninger. Mange nye, lavere omkostninger design er begrænset, da deres lag af lysabsorberende materiale er for tyndt til at udvinde nok energi.

I ny forskning, Forskere har påvist, at effektiviteten af ​​alle solpaneldesigns kan forbedres med op til 22 procent ved at dække deres overflade med aluminiumsstifter, der bøjer og fanger lys inde i det absorberende lag.

På det mikroskopiske plan, nitterne får solpanelerne til at ligne de sammenlåsende LEGO byggeklodser, som børn over hele verden legede med.

Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Videnskabelige rapporter af forskere fra Imperial College London og internationale samarbejdspartnere i Belgien, Kina og Japan.

"I de senere år er både effektiviteten og omkostningerne ved kommercielle solpaneler blevet forbedret, men de forbliver dyre sammenlignet med fossile brændstoffer. Da det absorberende materiale alene kan udgøre halvdelen af ​​omkostningerne ved et solpanel, har vores mål været at reducere mængden til et minimum det er nødvendigt, " sagde hovedforfatter Dr. Nicholas Hylton fra Institut for Fysik ved Imperial College London.

"Succesen med vores teknologi, i kombination med moderne antirefleksbelægninger, vil tage os et stykke vej hen mod højeffektive og tynde solceller, der kunne være tilgængelige til en konkurrencedygtig pris."

Dr. Hylton og hans kolleger fastgjorde rækker af aluminiumscylindre kun 100 nanometer på tværs til toppen af ​​solpanelet, hvor de interagerer med gennemlys, får individuelle lysstråler til at ændre kurs. Mere energi udvindes fra lyset, da strålerne effektivt bliver fanget inde i solpanelet og rejser længere afstande gennem dets absorberende lag.

Tidligere har forskere forsøgt at opnå lysbøjningseffekten ved hjælp af sølv- og guldnitter, fordi disse materialer er kendt for at interagere stærkt med lys, Men disse ædle metaller reducerer faktisk effektiviteten, da de absorberer noget af lyset, før det kommer ind i solpanelet.

"Nøglen til at forstå disse nye resultater er den måde, hvorpå de indre strukturer af disse metaller interagerer med lys. Guld og sølv har begge en stærk effekt på passerende lysstråler, som kan trænge ind i de små tappe og blive absorberet, hvorimod aluminium har en anden vekselvirkning og blot bøjer og spreder lys, når det bevæger sig forbi dem ind i solcellerne."

En yderligere fordel ved denne løsning er, at aluminium er billigere og langt mere rigeligt end sølv og guld.

Den fremtidige succes med denne teknologi åbner muligheden for at lave fleksible solpaneler, der kan anvendes på enhver flad eller buet overflade, som kunne bruges til at drive alt fra husholdningsapparater til bærbar elektronik som bærbare computere.