Doorbraak in nanotechnologie belooft goedkopere, efficiëntere zonnecellen

Anonim

Doorbraak in nanotechnologie belooft goedkopere, efficiëntere zonnecellen

Milieu

Michael Mulcahy

15 juli 2009

2 afbeeldingen

Een bos van nanopilaren wordt op aluminiumfolie gekweekt om een ​​goedkope en efficiënte 3-D-zonnecel te produceren

De zoektocht naar alternatieve brandstoffen is een van de belangrijkste pre-occupaties van de wetenschap geworden en het vinden van manieren om goedkoop energie te produceren uit de zon is een belangrijk strijdpunt. Onderzoekers in Berkeley, Californië, hebben een manier gevonden om goedkopere, betere zonnecellen te maken met behulp van minuscule nanopillar halfgeleiders die slechts een miljardste van een meter breed meten. De onderliggende theorie is dat een 3D-zonnecel meer oppervlak heeft - en daarom een ​​veel efficiëntere lichtcollector zal zijn - dan de gebruikelijke 2-D-zonnecel.

Het idee om dit te bereiken door het kweken van fotovoltaïsche kristallen is niet nieuw - we rapporteerden in 2007 over nano-vlokken - maar het is teleurstellend moeilijk gebleken om ze goedkoop, efficiënt en met een consistente dichtheid en afmetingen te maken.

Het Berkeley-team overwon dit met een proces in twee fasen. Eerst kweekten ze pilaren van cadmiumsulfide op een sjabloon van aluminiumfolie. Vervolgens hebben ze de nanopilaren ingebed in heldere cadmiumtelluride, wat een "venster" biedt om het licht te vangen.

In contact met elkaar vormen de twee materialen een zonnecel, waarbij ladingsdragende elektronen naar beneden stromen naar het aluminium, en de "gaten" (de afwezigheid van een elektron) naar een dunne koper-goud elektrode op het oppervlak van de venster. Eerste tests gemeten een efficiëntie van zes procent die - hoewel niet helemaal op de 10 tot 18 procent bereik van in de massa geproduceerde commerciële cellen - is een van de beste voor een nanogestructureerde materiaal. En aangezien de niet-transparante elektrode aan de bovenkant de efficiëntie met 50 procent vermindert, is er veel ruimte voor verbetering.

Afgezien van het gebruik van zeer goedkope materialen leent dit proces zich ook gemakkelijk voor praktische aanpassingen. De onderzoekers waren in staat om een ​​flexibele versie van hetzelfde ontwerp te maken - door het aluminium te vervangen door indium en het geheel in zacht plastic in te bedden - met bijna geen verlies aan prestaties.

Een gezamenlijke inspanning van het Lawrence Berkeley National Laboratory van de US Department of Energy en de University of California, het werk bevindt zich nog in een vroeg stadium. Maar ze hebben nu de theorie en geloven dat dit proces op de lange termijn zonnecellen kan produceren tegen een tiende van de kosten van kristallijn siliciumpanelen.

Een bos van nanopilaren wordt op aluminiumfolie gekweekt om een ​​goedkope en efficiënte 3-D-zonnecel te produceren

Door het aluminium te vervangen door indium en de cel in plastic in te bedden, wordt de zonnecel zeer flexibel