Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille

Ottawan yliopisto on yhdessä kansallisten ja kansainvälisten kumppaneiden kanssa toteuttanut ensimmäisenä maailmassa takakontaktiset mikroskooppiset aurinkokennot.

Kennoilla, joiden paksuus on kaksi kertaa hiussäikeen paksuus, on merkittäviä etuja verrattuna perinteisiin aurinkoteknologioihin, sillä ne vähentävät elektrodien aiheuttamaa varjostusta 95 % ja voivat keventää energian tuotantokustannuksia jopa kolminkertaisesti.

Tämä teknologinen läpimurto tasoittaa tietä uudelle miniatyrisoinnin aikakaudelle elektroniikkalaitteiden parissa.

"Näillä mikrometrisillä aurinkokennoilla on merkittäviä ominaisuuksia, mukaan lukien erittäin pieni koko ja merkittävästi vähentynyt varjostus. Nämä ominaisuudet soveltuvat erilaisiin sovelluksiin elektronisten laitteiden tiivistämisestä aurinkokennoihin, avaruustutkimukseen tarkoitettuihin kevyisiin ydinakkuihin sekä televiestinnän ja esineiden internetin laitteiden pienentämiseen”, professori Karin Hinzer kertoo yliopistonsa tiedotteessa.

Uuden laiterakenteen kolmiulotteiset (3D) läpivientiliitännät lisäävät sirun tehotiheyttä ja mahdollistavat pienentämisen.

Strategian avulla voi toteuttaa fotonisia teholaitteita, joiden pinta-alat ovat kolme suuruusluokkaa pienempiä kuin standardisirut. Suunnitelma antaa myös pienen alle 3 %:n varjostuskertoimen.

Verrattuna pienikokoisiin fotonisiin tehotuottolaitteisiin, joissa on kaksiulotteiset liitännät, 3D-liitännät lisäävät kiekkoalueen hyödyntämistä kuusinkertaisesti.

Nämä parannukset lisäävät tehon tuottoa kiekkoa kohden samalla kun ne vapauttavat suuritiheyksisiä ja pienikokoisia laitteita sovelluksiin, kuten kuituvirtaan (power over fiber), esineiden internetiin ja mikrokeskittimien aurinkosähköistäjiksi.

Northwestern Universityn tutkijat ovat puolestaan painiskelleet molekyylien parissa kehitellessään pervoskiittisten aurinkokennojen tehokkuutta.

Tässä työssä ryhmä keskittyi nimenomaan kysymykseen syntyneiden elektronien ylläpitämisestä ja säilymisestä tehokkuuden lisäämiseksi eikä niinkään muunnostilanteen parantamiseen.

Löydökset kuvaavat kahden molekyylin ratkaisua tehokkuuden häviöihin, kun auringonvalo on muuttunut varauksiksi. Tutkijat sijoittivat yhden molekyylin pintarekombinaatioksi kutsuttuun ongelmaan ja toisen molekyylin heikentämään rekombinaatiota kerrosten välisessä rajapinnassa.

Tämä lähestymistapa johti viisi kertaa pitempiin kantajien käyttöaikaan ja kolmanneksen pienempään fotoluminesenssin kvanttisaannon häviössä ja mahdollisti sertifioidun 25,1 %:n kvasi-vakaan tilan PCE:n käänteisille PSC:ille, jotka toimivat vakaasti 65 °C:ssa yli 2000 tuntia ympäröivässä ilmassa.

Aiheesta aiemmin:

Aurinkokennoa rullalta rullalle

Kestävämpiä ja ohuempia aurinkokennoja