Boston College-forskare rapporterar att de utvecklat en "nanocoax"-teknik som kan stödja en mycket effektiv tunnfilmssolcell. Den här bilden visar ett tvärsnitt av en rad nanocoax-strukturer, som visar sig vara tillräckligt tjocka för att absorbera en tillräcklig mängd ljus, ändå tunn nog för att extrahera ström med ökad effektivitet, forskarna rapporterar i tidskriften Physica Status Solidi. Kredit:Boston College
En solcell i nanoskala inspirerad av koaxialkabeln erbjuder större effektivitet än någon tidigare designad nanotech tunnfilmssolcell genom att lösa den "tjocka och tunna" utmaningen som är inneboende i att fånga ljus och utvinna ström för solenergi, Boston College-forskare rapporterar i den aktuella onlineupplagan av tidskriften Physica Status Solidi .
Strävan efter hög effektkonverteringseffektivitet i de flesta tunnfilmssolceller har hämmats av konkurrerande optiska och elektroniska begränsningar. En cell måste vara tillräckligt tjock för att samla in en tillräcklig mängd ljus, men det måste vara tillräckligt tunt för att dra ut ström.
Fysiker vid Boston College hittade ett sätt att lösa den "tjocka och tunna" utmaningen genom en nanoskala solararkitektur baserad på koaxialkabeln, ett radioteknologiskt koncept som går tillbaka till de första transatlantiska kommunikationslinjerna som anlades i mitten av 1800-talet.
"Många grupper runt om i världen arbetar med solceller av nanotrådstyp, mest använder kristallina halvledare, " sa medförfattaren Michael Naughton, professor i fysik vid Boston College. "Denna nanocoax cellarkitektur, å andra sidan, kräver inte kristallina material, och erbjuder därför löfte om billigare solenergi med ultratunna absorbenter. Med fortsatt optimering, effektivitet utöver allt som uppnås i konventionella plana arkitekturer kan vara möjliga, samtidigt som man använder mindre kvantiteter av billigare material."
Optiskt, den så kallade nanocoaxen är tillräckligt tjock för att fånga ljus, ändå gör dess arkitektur den tillräckligt tunn för att möjliggöra en mer effektiv uttag av ström, forskarna rapporterar i PSS:s Rapid Research Letters. Detta gör nanocoaxen, uppfanns vid Boston College 2005 och patenterades förra året, en ny plattform för låg kostnad, högeffektiv solenergi.
Konstruerad med amorft kisel, nanocoax-cellerna gav en effektkonverteringseffektivitet på över 8 procent, vilket är högre än någon nanostrukturerad tunnfilmssolcell hittills, laget rapporterade.
Cellernas ultratunna natur minskar Staebler-Wronskis ljusinducerade nedbrytningseffekt, ett stort problem med konventionella solceller av denna typ, enligt teamet.
