Lysudbredelse i solceller synliggjort

Hvordan kan lys, der er blevet fanget i en solcelle, undersøges i forsøg? Jülich-forskere er lykkedes med at se direkte på lysudbredelsen i en solcelle ved at bruge et trick. Solcelleforskerne arbejder på periodiske nanostrukturer, der effektivt fanger en del af sollys, som normalt kun absorberes dårligt.

Indtil for nylig, lysindfangning i periodiske nanostrukturerede solceller kunne kun analyseres ved hjælp af indirekte metoder, da opfanget lys ikke er synligt udefra solcellen. Imidlertid, lysets kvantemekaniske tunneleffekt gør det muligt at spore det, hvis en lysledende komponent bringes ekstremt tæt på cellens overflade. Ved brug af en glasfiberspids, forskerne var i stand til at måle mængden af ​​lys, der faktisk var blevet fanget i solcellen ved hjælp af en metode kaldet optisk nærfeltsmikroskopi.

Lysindfangning spiller en særlig vigtig rolle i optimering af tyndfilmssolceller. Disse solceller er lettere at fremstille og kræver mindre materiale end konventionelle krystallinske solceller, men de er endnu ikke så effektive. Laget, hvori energiomdannelsen finder sted, er kun omkring en tusindedel af en millimeter tykt. Derfor, længere bølgelængder i det infrarøde område absorberes kun dårligt, når cellen udsættes for direkte sollys.

Periodiske nanomønstrede grænsefladelag muliggør bedre absorption af det indfaldende lys. Disse grænseflader kobler indfaldende lys ind i det tynde siliciumlag. Baseret på den nye eksperimentelle tilgang, forskere fra Institut for Energi og Klimaforskning ved Forschungszentrum Jülich viste, at der er en direkte sammenhæng mellem nanostrukturens natur, absorption af specifikke bølgelængder af lys, og i særdeleshed solcellens effektivitet. Tilgangen, præsenteret i fagtidsskriftet Nano bogstaver (DOI:10.1021/nl503249n), åbner også en række nye muligheder for at undersøge anvendte nano-optiske komponenter.