Ohuempia ja vankempia ohutkalvoisia aurinkokennoja

Aurinkokennojen valoa absorboivan kerroksen ohentaminen vähentää tarvittavien raaka-aineiden määrää ja mahdollisesti tekee valmistuksesta nopeampaa, halvempaa ja skaalautuvampaa. Mutta koska auringonvaloa absorboivaa materiaalia on vähemmän, valo kulkee valoa absorboivan kerroksen läpi edistämättä sähkön tuotantoa.

International Iberian Nanotechnologyn (INL) tutkijoiden tekemä tutkimus osoittaa uuden nanovalmisteisen aurinkokennoarkkitehtuurin, jolla voitetaan tällainen haaste ultraohuissa aurinkokennoissa.

Lisäämällä nanomittakaavan rakenteen kennon takaosaan he löysivät tavan lisätä siepattavan valon määrää.

Tutkijat työskentelivät (Ag,Cu)(In,Ga)Se₂ (ACIGS) -pohjaisten ultraohuiden aurinkokennojen parissa. ACIGS puolijohde absorboi auringonvaloa ja on erityisen mielenkiintoinen ohutkalvosähkön kannalta, koska valoa absorboiva kerros voi olla paljon ohuempi kuin perinteisissä aurinkopaneeleissa käytetyt piikiekot.

Heidän lähestymistapansa käyttää kennon takakontaktissa jaksottaisia nanomittaisia piioksidipilareita, jotka sirottavat tulevaa valoa, mikä lisää sen optista reittiä absorboijan läpi ja antaa sille enemmän mahdollisuuksia absorboitua. Nanorakenteet olivat erityisen tehokkaita valon absorboitumisen parantamisessa auringon spektrin infrapunaosassa, jossa ultraohuet kennot tyypillisesti kamppailevat tarpeeksi valon absorboimiseksi.

Ilmailu ja satelliitit ovat olleet kiinalaistutkijoiden mielessä kun he ovat kehittäneet polyimidikalvoon tukeutuvan erittäin kevyen, mekaanisesti kestävän komposiittikalvon integroimalla kovalenttisia orgaanisia runkoja (COF) moniseinäisiin hiilinanoputkiin (MWCNT).

Tuloksena oleva alusta mahdollistaa joustavien galliumarsenidi (GaAs) aurinkokennojen poikkeuksellisen ominaistehon saavuttamisen säilyttäen samalla suorituskyvyn toistuvan taivutuksen aikana.

Optimoitu MWCNT–COF/PI-kalvo saavuttaa 97,53 MPa:n vetolujuuden ja 1,53 GPa:n Youngin moduulin, samalla kun sen tiheys vähenee 45 prosenttia muokkaamattomaan PI-kalvoon nähden. Komposiitilla on myös parannettu hydrofobisuus ja se säilyttää lämpöstabiilisuutensa ilman merkittävää massahäviötä alle 500 °C:ssa.

Käyttäen erittäin ohutta, 6 μm paksua komposiittikalvoa substraattina tutkijat valmistivat joustavia kaksois- ja kolmoisliitos-GaAs-aurinkokennoja, joiden tehonmuunnoshyötysuhteet olivat AM0-valaistuksessa 26,6 % ja 31,5 %. Niiden vastaavat ominaistehot olivat 8 998 ja 7 749 W kg⁻¹ .

Laitteet säilyttivät myös erinomaisen aurinkosähkötehon 2 000 taivutussyklin 10 mm:n säteellä jälkeen, mikä osoittaa niiden mekaanisen kestävyyden.

Aiheista aiemmin:

Kaksipuolisista ohutkalvokennoista tandem-aurinkokenno

Uutta puhtia orgaanisille aurinkokennoille

Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja