(PhysOrg.com)-Med skapandet av en 3D-nanokonbaserad solcellsplattform, ett team under ledning av Oak Ridge National Laboratory Jun Xu har ökat ljus-till-effekt-konverteringseffektiviteten för solceller med nästan 80 procent.

Tekniken övervinner väsentligt problemet med dålig transport av avgifter som genereras av solfotoner. Dessa laddningar - negativa elektroner och positiva hål - fastnar vanligtvis av defekter i bulkmaterial och deras gränssnitt och försämrar prestandan.

"För att lösa fångstproblemen som minskar solcellens effektivitet, vi skapade en nanokonbaserad solcell, uppfann metoder för att syntetisera dessa celler och visade förbättrad laddningseffektivitet, "sa Xu, medlem i ORNL:s kemiska vetenskapsavdelning.

Den nya solstrukturen består av nanokoner av n-typ omgiven av en halvledare av p-typ. Nanonkonerna av n-typ är gjorda av zinkoxid och fungerar som övergångsramen och elektronledaren. Matrisen av p-typ är gjord av polykristallint kadmiumtellurid och fungerar som det primära fotonabsorbermediet och hålledaren.

Med detta tillvägagångssätt i laboratorieskala, Xu och kollegor kunde uppnå en ljus-till-effekt-omvandlingseffektivitet på 3,2 procent jämfört med 1,8 procent effektivitet för konventionell plan struktur av samma material.

"Vi utformade den tredimensionella strukturen för att tillhandahålla en inneboende elektrisk fältdistribution som främjar effektiv laddtransport och hög effektivitet för att omvandla energi från solljus till elektricitet, "Sa Xu.

Viktiga egenskaper hos solmaterialet är dess unika elektriska fältdistribution som uppnår effektiv laddningstransport; syntesen av nanokoner med hjälp av billiga proprietära metoder; och minimering av defekter och tomrum i halvledare. Det senare ger förbättrade elektriska och optiska egenskaper för omvandling av solfotoner till elektricitet.

På grund av effektiv laddtransport, den nya solcellen kan tolerera defekta material och minska kostnaderna för att tillverka nästa generations solceller.

"Det viktiga konceptet bakom vår uppfinning är att nanokonformen genererar ett högt elektriskt fält i närheten av spetsövergången, effektivt separera, injicera och samla minoritetsbärare, vilket resulterar i en högre effektivitet än den för en konventionell plan cell tillverkad med samma material, "Sa Xu.

Forskning som ligger till grund för denna teknik accepterades av årets Institute of Electrical and Electronics Engineers fotovoltaiska specialistkonferens och kommer att publiceras i IEEE -förfaranden. Tidningarna har titeln "Efficient Charge Transport in Nanocone Tip-Film Solar Cells" och "Nanojunction solceller baserade på polykristallina CdTe-filmer odlade på ZnO-nanokoner."