Nanoteknologi giver grøn energi en grøn farve

Solpaneler har et enormt potentiale for at levere vedvarende energi til en overkommelig pris, men mange mennesker ser traditionelle sorte og blå paneler som øje. Arkitekter, husejere og byplanlæggere kan være mere åbne over for teknologien, hvis de kunne installere grønne paneler, der smelter ind i landskabet, røde paneler på hustage og hvide, der er camoufleret som vægge.

En ny undersøgelse offentliggjort i denne uge i Anvendt fysik bogstaver bringer os et skridt tættere på en fremtid med farverige, effektive solpaneler. Forskere har udviklet en metode til at præge eksisterende solpaneler med silicium -nanopatroner, der spreder grønt lys tilbage mod en observatør. Panelerne har et grønt udseende fra de fleste vinkler, men viser kun omkring 10 procent strømreduktion på grund af tabet af absorberet grønt lys.

"Nogle mennesker siger 'hvorfor ville du gøre solceller mindre effektive?' Men vi kan gøre solceller smukke uden at miste for meget effektivitet, "sagde Verena Neder, en forsker ved AMOLF og hovedforfatter af papiret. "Den nye metode til at ændre farven på panelerne er ikke kun let at anvende, men også attraktiv som et arkitektonisk designelement og har potentiale til at udvide deres anvendelse."

De fleste undersøgelser af solceller har fokuseret på at øge effektiviteten og reducere omkostningerne. I øjeblikket, solpanelerne, der sælges til forbrugerne, kan ideelt set omdanne op til 22 procent af solens lys til brugbar energi. Farvede solpaneler er allerede på markedet, men farvestofferne og reflekterende belægninger, der giver dem deres farve, reducerer i høj grad effektiviteten.

Neder og kolleger skabte deres effektive, grønne solpaneler gennem blødtryks litografi, som fungerer lidt som et optisk gummistempel for at prægge et tæt array af silicium -nanocylindre på celleoverfladerne. Hver nanocylinder er omkring 100 nanometer bred og udviser en elektromagnetisk resonans, der spreder en bestemt bølgelængde af lys. Nanocylinderens geometri bestemmer hvilken bølgelængde den spreder og kan finjusteres for at ændre solcellens farve. Aftrykket reducerer solpanelets effektivitet med cirka 2 procent.

"I princippet, denne teknik er let skalerbar til fremstillingsteknologi, "sagde Albert Polman, en videnskabelig gruppeleder på AMOLF og seniorforfatter på papiret. "Du kan bruge et gummistempel på størrelse med et solpanel, der i et trin, kan udskrive hele panelet fuld af disse små, nøjagtigt definerede nanopartikler. "

I modsætning til eksisterende farvede solpaneler, nanopatterne giver et konsistent udseende fra forskellige vinkler. "Den struktur, vi lavede, er ikke særlig følsom over for observationsvinklen, så selvom du ser det fra en vid vinkel, det ser stadig grønt ud, "Sagde Neder.

Nanopatterne kan også være nyttige til fremstilling af tandem solceller, som stabler flere lag, hver designet til at absorbere bestemte dele af spektret, at opnå effektiviseringer på mere end 30 procent.

Næste, forskerne designer aftryk for at skabe røde og blå solceller. Når de mestrer disse tre farver, lysets hovedfarver, de kan skabe enhver farve, muligvis endda hvid. "Du skal kombinere forskellige nanopartikler, og hvis de kommer meget tæt på hinanden, kan de interagere, og det vil påvirke farven, "Sagde Polman." At gå til hvid er et virkelig stort skridt. "