Forskning ledd av universitetet i Luxemburg undersökte tillverkningsprocessen för solceller. Forskarna bevisade att antaganden om kemiska processer som varit vanliga bland forskare och producenter under de senaste 20 åren är, faktiskt, felaktig.

Fysikerna publicerade sina fynd i den berömda vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation .

Optimera effektiviteten hos solpaneler

Fotovoltaiska solpaneler omvandlar solljus till elektrisk kraft. Panelerna absorberar det inkommande ljuset som exciterar elektroner och skickar dem i en fördefinierad riktning för att generera en elektrisk ström som kan driva motorer eller tända en glödlampa. Detta fungerar genom samverkan mellan flera lager av halvledare och metaller i solpanelen. Cellerna tillverkas i en komplex process där flera kemiska grundämnen deponeras på ett glassubstrat, typiskt genom avdunstning. Vari, en solcell "växer", lager på lager.

Förr, forskare upptäckte av en slump att effektiviteten hos en typ av solcellsteknik förbättras avsevärt om de tillsätter natrium till det ljusabsorberande lagret. På samma gång, de observerade att natrium påverkar tillväxten av detta lager och interaktionen mellan de andra kemiska elementen, det hämmar nämligen blandningen av gallium och indium. Detta leder till mindre homogena lager och försämrar därmed resultatet. Därför, förr, forskare och tillverkare trodde att det ideala sättet att producera en solcell var att bara tillsätta natrium efter att tillväxtprocessen avslutats.

Natriums roll i tillverkningsprocessen

Genom att använda ett annat tillvägagångssätt, forskare från forskningsenheten för fysik och materialvetenskap vid universitetet i Luxemburg, tillsammans med fyra internationella partners, nu kunde visa att sanningen är mer nyanserad. Medan det ljusabsorberande skiktet konventionellt består av tusentals individuella korn, forskargruppen valde en mer krävande tillverkningsstrategi och odlade lagret som ett enda korn. "Väsentligen, i detta arbete visar vi att om absorbatorn är gjord av endast ett korn, tillsats av en liten mängd natrium hjälper till att homogenisera fördelningen av elementen, " sa Diego Colombara, nu Marie Curie-forskare vid International Iberian Nanotechnology Laboratory och huvudforskaren av studien. "Detta är mycket överraskande, eftersom mer än 20 års tidigare forskning konsekvent har visat motsatt effekt på absorbatorer gjorda av många korn."

Forskarnas slutsats är att natrium har en dubbel effekt:det homogeniserar elementen inuti varje korn men det bromsar homogeniseringen i samspelet mellan korn. "Detta ger oss möjlighet att tänka om hur vi producerar solceller. I framtiden dessa insikter kan leda till förbättringar i tillverkningsprocessen, avslutade Dr. Phillip Dale, chefen för forskargruppen vid Laboratory for Energy Materials vid universitetet i Luxemburg och en Attract-stipendiat från Luxembourg National Research Fund (FNR).