Metapinta tehostaa aurinkokennoa

Aurinkokennotutkijoiden ehdottama tehostus perustuu sinkkioksidipalloihin, jotka on saostettu ohutkerroksisten pii-aurinkokennojen ristikuvioituun pintakerrokseen.

Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) tutkijat ovat kehittäneet uuden nanometrisen rakenteen, jolla voi peittää joidenkin pii-aurinkopaneelien pinnan ja parantaa niiden suorituskykyä jopa 40 %.

Tämä uusi muotoilu perustuu "metapintaan", toisin sanoen pintaan, joka koostuu pienistä rakenteista, jotka toistuvat kuviona. Lisäksi sekä rakenteet että kuvio ovat pienempiä kuin valon aallonpituus.

Metapinta koostuu ohuen hydratun amorfisen piiaurinkokennon läpinäkyvän johtavan kerroksen ristiupotuskuvioista, jotka sitten dielektrisen materiaalin nanopallot täyttävät. Tällöin kennoon saapuva valo ohjataan tehokkaasti aktiiviselle alueelle. Tätä tekniikkaa käyttämällä aurinkokennoon voidaan siepata enemmän valoa, mikä tuottaa jopa 40 % enemmän virtaa tutkimusjulkaisussa esitetty laskelmien mukaan.

Työssään tutkijat ovat pystyneet määrittämään nanopallojen oikean materiaalin, kuten sinkkioksidin, sekä oikean koon: 210 nanometriä.

"Avain tämän saavuttamiseksi tehokkaasti tietyissä "väreissä" on oikeiden kokojen ja materiaalien valitseminen", kertoo yksi tutkimuksen tekijöistä, Ricardo Vergaz. "Olemme arvioineet tuhansia mahdollisia kokoja ja taitekertoimia eli pallojen tärkeimpiä optisia ominaisuuksia", hän lisää.

Pallojen upottaminen risteiksi ja niiden tuominen hieman lähemmäksi alla olevaa aktiivista kerrosta lisää niiden vaikutusta huomattavasti, tutkijat korostavat tutkimuksessa. Parannuksen aiheuttaa ristien ja pallojen vaikutuksen yhdistelmä. Jos ristit erotetaan toisistaan tai pallot pienenevät, vaikutus heikkenee dramaattisesti.

"Olemme yrittäneet parantaa ristien tuottamaa diffraktiota pallojen itsensä resonanssivaikutusten avulla", toteaa toinen tutkimuksen kirjoittaja Braulio García-Camara."

Tämän rakenteen yksi etu on, että tuotetut vaikutukset mahdollistavat aktiivisen kerroksen paksuuden pienentämisen, mikä säästää materiaalia valmistusprosessin aikana. "Myös valon tuottama elektronien uuttaminen on tehokkaampaa, koska niillä on vähemmän reittejä, missä ne voisivat absorboitua uudelleen", he korostavat.

Aiheesta aiemmin:

Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle

Materiaalimuokkaus tehostaa aurinkokennoja