Forskere løfter sløret for en ny solcelle lavet af kulstof nanorør, der omdanner mere sollys til strøm

(Phys.org) - Et team af forskere med medlemmer fra flere forskningsfaciliteter i USA har afsløret en ny type solceller baseret på enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT'er). I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , teamet hævder, at de har overvundet begrænsninger med sådan teknologi, der resulterer i en solcelle, der er to gange så god til at konvertere sollys til strøm som andre SWCNT -baserede celler.

Forskere vil gerne bruge kulnanorør i solceller, fordi det ville betyde lettere paneler, lavere omkostninger og nemmere at lave produkter. De er blevet hæmmet, imidlertid, ved den begrænsede mængde strøm, som sådanne celler er i stand til at generere. I denne nye indsats hævder forskergruppen, at de har overvundet begrænsningerne i tidligere generationer af SWCNT'er ved at tilføje flere chiraliteter til nanorørene. Kiraliteter beskriver den måde, atomer er arrangeret på i deres sekskantede mønstre - forskellige mønstre giver mulighed for at absorbere forskellige dele af solspektret. De fleste tidligere indsatser har kun brugt én. Dette nye team har tilføjet, hvad de kalder polychirale SWCNT'er til deres celler, hvilket gør det muligt at fange meget mere af solspektret - især, i nær infrarød, som andre celler slet ikke gør brug af.

Forskerne tilføjede også en evne til at kontrollere grænsefladen mellem det underliggende hultransportlag og det aktive solcellelag, gør det muligt for elektron og hulpar (excitoner) at rekombinere mere effektivt. Tilsammen tjener de to forbedringer til at give mulighed for både højere strøm og spænding, hvilket resulterer i rekordhøj effektkonverteringseffektivitet. De rapporterer, at The National Renewable Energy Laboratory allerede har certificeret (ved at verificere) den præstation, som holdet hævder. Men holdet er ikke færdigt endnu. De ønsker at forbedre strømkonverteringseffektiviteten endnu mere og kan gøre det ved at teste nye materialer, der ikke bruges i nogen anden celle.

Selvom det kan vare et stykke tid, før et produkt er sat til salg baseret på, hvad teamet har udført, deres forskning kan få andre på området til at lægge mærke til det, hvilket kunne tænkes at resultere i en genopblomstring af interessen for carbonbaserede solceller generelt - interessen er haltet i de senere år, da forskere begyndte at tvivle på, at de kunne gøre dem både nyttige og rentable. Forhåbentlig det, fordi det ville betyde billigere (og lettere) solpaneler, der producerer lige så meget strøm som konventionelle paneler eller endda mere - hvilket måske fører til et større skift fra drivhusgasudslip af kulfyret kraft til noget meget renere.

© 2014 Phys.org