Ejendom af non-stick pander forbedrer solcelleeffektiviteten

Den samme kvalitet, der buffrer en regnfrakke mod regnskyl eller en gryde mod klæbrige fødevarer, kan også øge solcellens ydeevne, ifølge en ny undersøgelse fra UNL -ingeniører.

Udgivet 20. juli i tidsskriftet Naturkommunikation , undersøgelsen viste, at konstruktion af en type organiske solceller på en "ikke-befugtende" plastoverflade gjorde det 1,5 gange mere effektivt til at konvertere sollys til elektricitet.

Forskerne brugte teknikken til at dyrke polykrystallinske celler, som er billigere, hurtigere og lettere at producere end dem, der kun er fremstillet af en enkelt krystal. Alligevel har enkeltkrystalceller traditionelt pralet med bedre effektivitet, dels fordi de indeholder langt færre korn - fragmenter, der ligner mikroskopiske puslespil.

Barriererne mellem disse korn reducerer celleeffektiviteten ved at fange og rekombinere negativt ladede elektroner med deres positivt ladede "huller, "som ideelt producerer elektrisk strøm ved at migrere i modsatte retninger efter deres adskillelse af fotonbærende sollys.

Hovedforfatter Jinsong Huang og hans team forsøgte at reducere antallet af disse effektivitetsdræbende barrierer ved at øge størrelsen af ​​kornene selv. Selvom kornstørrelsen typisk er begrænset til tykkelsen af ​​en solcelle, Huangs team fandt ud af, at en ikke-befugtende overflade tillod den at fremstille korn op til otte gange større end cellen er tyk.

Som navnet antyder, en ikke-befugtende overflade får væske til at perle og løbe af i stedet for at sprede sig og absorbere ved kontakt. Huang og hans kolleger opdagede, at denne type overflade virkede på korngrænser på en lignende måde, fremskynde deres bevægelse og tilskynde til dannelse af større korn, når de udsættes for varme.

"Vi fandt ud af, at forskellen er enorm, "sagde Huang, en Susan J. Rosowski lektor i mekanik og materialeteknik. "Når du har to små korn smelter sammen til et større korn, hvad der sker er, at en grænse faktisk bevæger sig fra (midten af ​​to korn) til enden af ​​det ene eller det andet. Hvor let disse grænser bevæger sig vil afgøre, hvor hurtigt disse korn kan smelte og vokse.

"En ikke-befugtende overflade er glat, som når du hælder olie på et gulv. Det er lettere for korngrænsen at bevæge sig, fordi vi reducerer noget af trækkraften på den. "

Denne slip-and-slide kvalitet begrænsede også tilstedeværelsen af ​​partikler kendt som kerner, som fungerer som frø, hvorfra krystalkorn spirer, når en flydende forbindelse størkner. Den relative knaphed af disse kerner førte naturligvis til vækst af større korn med færre grænser, ifølge Huang.

Brug af ikke-befugtende overflader som fabrikationssteder kan også føre til forbedringer i anden teknologi, undersøgelsen rapporterede, muligvis i form af hurtigere transistorer og mere følsomme fotodetektorer.

"Når det kommer til elektroniske ejendomme, krystallinitet og kornstørrelse bestemmer meget, "Sagde Huang." Så det er en simpel metode med mange potentielle applikationer. "