Psst! Et hviskegalleri for lys booster solceller

Fangelys med en optisk version af et hviskende galleri, forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) har udviklet en belægning i nanoskala til solceller, der gør dem i stand til at absorbere omkring 20 procent mere sollys end ubelagte enheder. Belægningen, anvendt med en teknik, der kunne inkorporeres i fremstillingen, åbner en ny vej for udvikling af lave omkostninger, højeffektive solceller med rigelige, vedvarende og miljøvenlige materialer.

Belægningen består af tusindvis af små glasperler, kun omkring en hundrededel af bredden af ​​et menneskehår. Når sollys rammer belægningen, lysbølgerne styres rundt om perlen i nanoskala, svarende til den måde, lydbølger bevæger sig rundt om en buet mur, såsom kuplen i St. Paul's Cathedral i London. Ved sådanne buede strukturer, kendt som akustiske hviskegallerier, en person, der står nær den ene del af væggen, kan let høre en svag lyd, der stammer fra enhver anden del af væggen.

Hviskegallerier for lys blev udviklet for omkring et årti siden, men forskere har først for nylig udforsket deres anvendelse i solcellebelægninger. I den eksperimentelle opsætning, der er udtænkt af et team, der inkluderer Dongheon Ha fra NIST og University of Marylands NanoCenter, lyset opfanget af nanoresonatorbelægningen siver til sidst ud og absorberes af en underliggende solcelle lavet af galliumarsenid.

Brug af en laser som lyskilde til at excitere individuelle nanoresonatorer i belægningen, holdet fandt ud af, at de belagte solceller absorberede, gennemsnitlig, 20 procent mere synligt lys end bare celler. Målingerne afslørede også, at de coatede celler producerede omkring 20 procent mere strøm.

Undersøgelsen er den første til at demonstrere effektiviteten af ​​belægningerne ved hjælp af præcisionsmålinger i nanoskala, sagde Ha. "Selvom beregninger havde antydet, at belægningerne ville forbedre solcellerne, vi kunne ikke bevise, at dette var tilfældet, før vi havde udviklet de måleteknologier i nanoskala, der var nødvendige, " bemærkede han.

Dette arbejde blev beskrevet i et nyligt nummer af Nanoteknologi af Ha, samarbejdspartner Yohan Yoon fra NIST og Marylands NanoCenter, og NIST-fysiker Nikolai Zhitenev.

Holdet udtænkte også en hurtig, billigere metode til at påføre nanoresonatorbelægningen. Forskere havde tidligere belagt halvledermateriale ved at dyppe det i et kar med nanoresonatoropløsningen. Dyppemetoden tager tid og dækker begge sider af halvlederen, selvom kun den ene side kræver behandlingen.

I holdets metode, dråber af nanoresonatoropløsningen placeres på kun den ene side af solcellen. En trådviklet metalstang trækkes derefter hen over cellen, at sprede opløsningen ud og danne en belægning lavet af tætpakkede nanoresonatorer. Det er første gang, at forskere har anvendt stangmetoden, brugt i mere end et århundrede til at belægge materiale i fabriksmiljøer, til en galliumarsenid solcelle.

"Dette er en billig proces og er kompatibel med masseproduktion, " sagde Ha.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.