Forskere opnår højere solcelleeffektivitet med zinkoxidbelægning

(Phys.org)-Ingeniørforskere ved University of Arkansas har opnået den højeste effektivitet nogensinde i en 9 millimeter-kvadrat-solcelle lavet af galliumarsenid. Efter belægning af cufflink-størrelse celler med et tyndt lag zinkoxid, forskergruppen nåede en konverteringseffektivitet på 14 procent.

En lille række af disse celler-så få som ni til 12-genererer nok energi til små lysemitterende dioder og andre enheder. Men overflademodifikation kan skaleres op, og cellerne kan pakkes i store arrays af paneler for at drive store enheder såsom hjem, satellitter, eller endda rumfartøjer.

Forskergruppen, ledet af Omar Manasreh, professor i elektroteknik, offentliggjorde sine resultater i Anvendt fysik bogstaver og april 2014 -udgaven af Solenergimaterialer og solceller .

Et alternativ til silicium, galliumarsenid er en halvleder, der bruges til fremstilling af integrerede kredsløb, lysdioder og solceller. Overflademodifikationen, opnået ved en kemisk syntese af tynde film, nanostrukturer og nanopartikler, undertrykte solens refleksion, så cellen kunne absorbere mere lys. Men selv uden overfladebelægningen, forskerne var i stand til at opnå 9 procent effektivitet ved at manipulere værtsmaterialet.

"Vi ønsker at øge effektiviteten af ​​små celler, "sagde Yahia Makableh, doktorand i elektroteknik. "Med dette specifikke materiale, det teoretiske maksimum er 33 procent effektivitet, så vi har noget at lave. Men vi gør fremskridt. Det skønne ved zinkoxid er, at det er billigt, ikke-toksisk og let at syntetisere. "

Makableh sagde, at overflademodifikationen også kunne anvendes på andre solceller, herunder dem, der er fremstillet af indium-arsenid og gallium-arsenid-kvantepunkter. Solceller fremstillet af disse materialer kan muligvis opnå 63 procent konverteringseffektivitet, hvilket ville gøre dem ideelle til fremtidig udvikling af solceller.

Makableh brugte udstyr og instrumentering i College of Engineering's Optoelectronics Research Lab, som er instrueret af Manasreh. Forskere i laboratoriet vokser og funktionaliserer halvledere, nanostrukturerede anti-refleks belægninger, selvrensende overflader og metalliske nanopartikler, der skal bruges i solceller. Deres ultimative mål er at fremstille og teste fotovoltaiske enheder med større solenergi-konverteringseffektivitet.

Manasreh fokuserer på eksperimentelle og teoretiske optoelektroniske egenskaber for halvledere, supergitter, nanostrukturer og relaterede enheder.