211service.com
Hvordan lysfangende overflader vil øge solcelleeffektiviteten
At forbedre effektiviteten af fotovoltaiske celler er en af de store udfordringer for vedvarende energividenskab. I laboratoriet kan de bedste celler omdanne næsten halvdelen af det sollys, der rammer dem, til elektricitet (44 procent), selvom kommercielle celler for figuren er mindre end det halve.
En måde at forbedre tingene på er at minimere mængden af lys, der reflekteres fra cellen eller transmitteres gennem den, da denne energi klart går tabt. Den konventionelle tilgang er at bruge en antirefleksbelægning, som kan optimeres til at minimere refleksioner, især ved cellens optimale frekvenser.
Men der er et problem. Selvom disse belægninger er gode til at forhindre refleksioner, kan de ikke forhindre lys i at blive transmitteret. Og for den næste generation af tyndfilmssolceller er dette et særligt problem. I nogle tilfælde passerer næsten halvdelen af lyset lige igennem.
Så den seneste forskning er fokuseret på en anden tilgang – at fange indkommende lys og fange det mod overfladen. Dette forhindrer både refleksion og transmission og har således potentialet til betydeligt at øge effektiviteten af tyndfilmssolceller. Spørgsmålet er selvfølgelig, hvordan man bedst gør dette på en måde, der er kommercielt levedygtig.
I dag afslører Constantin Simovski ved Aalto-universitetet i Finland og et par venner deres design til en ny lysfangende struktur. Deres idé er at dække en celle med et regulært array af sølv nanoantenner, der konverterer almindelige indkommende bølger til mere eksotiske, der forplanter sig gennem selve solcellepladen.
Arbejdet er en teoretisk undersøgelse og simulering af, hvor gode disse nanoantenner kan være, og konklusionerne er lovende. Vi demonstrerer, at [nanoantennearrayet kan] øge den overordnede spektrale effektivitet af solceller markant med en meget lille tykkelse. de siger.
Simuleringerne giver nogle interessante tal. Simovski og co beregner, at en almindelig antirefleksbelægning omkring 7 procent af lyset går tabt på grund af refleksion, mens 46 procent går tabt ved transmission.
Derimod mister deres lysfangende overflade 20 procent til refleksion, men kun 8 procent til transmission. Den ekstra overflade absorberer selv yderligere 6 pct. Det er væsentligt bedre, men der er også det vigtige spørgsmål om fremstillingsomkostninger.
Simovski og co siger, at nye fremstillingsteknikker til udskrivning af en nanoantenne-array på en tynd film betyder, at det kan gøres til lave omkostninger. Hvorvidt dette kan lade sig gøre i den nødvendige skala til en pris, der er omkostningseffektiv, skal vise sig.
Ikke desto mindre ser lysfangende overflader ud som en lovende måde at øge effektiviteten af tyndfilmsolceller - forudsat at nogen kan finde ud af, hvordan man laver dem billigt nok.
Ref: arxiv.org/abs/1301.3290 : Forbedret effektivitet af lysfangende nanoantennearrays til tyndfilmsolceller