Patenteret nanostruktur til solceller:Ru optik, glat overflade

Tyndfilm solceller lavet af krystallinsk silicium er billige og opnår effektiviteter på omkring 14 procent. Imidlertid, de kunne gøre det endnu bedre, hvis deres skinnende overflader reflekterede mindre lys. Et team ledet af prof. Christiane Becker fra Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) har nu patenteret en sofistikeret ny løsning på dette problem

"Det er ikke nok blot at bringe mere lys ind i cellen, " siger Becker. Sådanne overfladestrukturer kan endda i sidste ende reducere effektiviteten ved at forringe materialets elektroniske egenskaber.

Idéen, som David Eisenhauer udarbejdede som en del af sin doktorgrad i Beckers team, lyder ret simpel, men det kræver en helt ny tilgang:at producere en struktur, der opfører sig "optisk ru" og spreder lyset, men giver samtidig en "glat" overflade, hvorpå siliciumlaget (solcellens vigtigste lag) kan vokse stort set uden defekter.

Proceduren består af flere trin:først, forskerne indprenter en optimeret nanostruktur på et stadig flydende siliciumoxid-precursorlag, som derefter hærdes med UV-lys og varme. Dette skaber små, regelmæssigt arrangerede cylindriske forhøjninger, der er ideelle til at fange lys. Imidlertid, det absorberende lag af krystallinsk silicium kan ikke vokse fejlfrit på denne ru overflade, så disse strukturer har en ugunstig effekt på kvaliteten af ​​solcellen. For at løse denne konflikt, et meget tyndt lag titaniumoxid spincoates oven på nanostrukturen for at frembringe en forholdsvis glat overflade, hvorpå det faktiske absorberende materiale kan aflejres og krystalliseres.

Belægningen har det beskrivende navn "SMART" for glat anti-reflekterende tredimensionel tekstur. Det reducerer refleksioner og bringer mere lys ind i det absorberende lag uden at forringe dets elektroniske egenskaber. Proceduren er nu patenteret.

Christiane Becker leder en Young Investigator Group på HZB finansieret af BMBF under NanoMatFutur-programmet. Som en del af BerOSE Joint Lab, hun arbejder tæt sammen med Zuse Institute for at bruge computersimuleringer til at forstå virkningerne af nanostrukturering på materialeegenskaber.