En type nanostruktur lykkes med at øge effektiviteten af ​​el-producerende solcelleceller

Sagrario Domínguez-Fernández, en telekommunikationsingeniør, har formået at øge lysabsorptionen i silicium ved hjælp af nanostrukturer ætset på solceller. Dette øger effektiviteten opnået i disse elektroniske enheder, som er lavet af dette element, og som omdanner solenergi til elektricitet.

"Over 30 procent af det sollys, der rammer en siliciumoverflade, reflekteres, hvilket betyder, at det ikke kan bruges i den fotoelektriske konvertering, " forklarede Sagrario Domínguez. "Fordi nanostrukturerne på overfladen af ​​et materiale har dimensioner i lysbølgelængdeområdet, de interfererer med overfladen på en bestemt måde og tillader mængden af ​​reflekteret lys at blive ændret."

Sagrario Domínguez designede og optimerede strukturer på en nanometrisk skala "for at forsøge at finde en, der ville minimere reflektansen [en overflades evne til at reflektere lys] af silicium i det bølgelængdeområde, hvori solceller fungerer." I deres fremstillingsproces, hun tyede til det, der er kendt som laserinterferenslitografi, som består i at påføre laserstråling på et fotofølsomt materiale for at skabe strukturer på en nanometrisk skala. Specifikt, hun brugte polerede siliciumwafers, som hun gav formen af ​​en cylindrisk søjle og opnåede en 77 procent reduktion i dette elements reflektans.

Sagrario Domínguez fortsatte derefter med at ændre fremstillingsprocesserne for at producere nanostrukturerne på siliciumsubstraterne, der bruges i kommercielle solceller. "Disse underlag har dimensioner og en overfladeruhed, der gør dem, 'a priori', uegnet til laserinterferens litografiprocesser, " påpegede forskeren.

Efter at have overvundet vanskelighederne, hun inkorporerede nanostrukturer på solceller efter standardprocesserne i solcelleindustrien. "Ifølge litteraturen, det er første gang, det har været muligt at fremstille periodiske nanostrukturer; det er dem, der på overfladen af ​​et materiale konstant gentages på substrater af denne type, og derfor, den første standard solcelle med periodiske nanostrukturer, " påpegede den nye ph.d.-indehaver. Den opnåede effektivitet er 15,56 pct. hvilket er en meget lovende værdi sammenlignet med andre inkluderet i litteraturen."

Forskning ved MIT

Hun fortsatte derefter med at styre sit arbejde mod fremstilling af nanostrukturer til applikationer på en højere båndbredde, såsom sensorer. Hun formåede at skabe nanokegler af en stor højde i sammenligning med basisdiameteren. "Disse strukturer præsenteres i litteraturen som den bedste antirefleksløsning på den høje båndbredde. Processen til at fremstille disse strukturer er kompliceret og kunne udføres takket være den viden, der er erhvervet i den første del af afhandlingen, " forklarede Domínguez. Hun lavede denne del af arbejdet på Massachusetts Institute of Technology (MIT), det amerikanske universitet, hvor hun var i ni måneders praktik.

Disse nanokeglestrukturer "skærer de 30 procent siliciumreflektans til værdier under mellem 4 procent og 0,2 procent afhængigt af bølgelængdeområdet. Dette er den laveste værdi af reflektans fundet i litteraturen for periodiske nanostrukturer, " konkluderede Dominguez.