Solceller som är mer effektiva och kostar mindre i produktion:Inom EU-projektet N2P (Nano to Product) utvecklade forskare nanoavstämda ytor för att få båda.
Solen har tillräckligt med kraft för att försörja hela jorden med energi. Men så länge förnybar energi är dyrare än energi som produceras av kol eller kärnkraftverk, solenergi kommer inte att vara förstahandsvalet. I Europa utgör solceller bara en försvinnande liten andel av förnybara energikällor.
Forskare i Storbritannien, Schweiz och Tyskland har som mål att sänka kostnaderna och öka effektiviteten. N2P-projektet koordineras av Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology i Dresden, Tyskland. Här utvecklade forskare en process för att förbättra absorptionsegenskaperna hos solceller för en osynlig men viktig del av solljus, infrarött ljus. Konventionella solceller använder knappast denna våglängd. Det mesta passerar genom cellen och går förlorat. Genom att ta bort den nanostrukturerade ytan av skivan på baksidan av solcellen, använda en kemisk etsningsprocess, den förvandlas till en "spegel" som reflekterar de infraröda strålarna tillbaka in i cellen.
När ljusstrålarna sprids av glaset, de har en längre väg genom kiselcellen och genererar därmed mer elektrisk ström. Hittills har forskarna kunnat öka effektiviteten med 30 procent jämfört med effektiviteten hos vanliga tunnfilmssolceller.
Forskare från Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) i Neuchâtel, Schweiz, arbetar med tunnfilmssolceller. Tunnfilmssolceller har å ena sidan många fördelar:Att producera dem förbrukar mindre råmaterial och energi än att producera vanliga solceller. Dessutom är tiden de behöver för att betala av kortare. Å andra sidan finns det en nackdel:för närvarande är deras effektivitet cirka 40 procent lägre än i konventionella solceller. Endast sju procent av solljuset kan utnyttjas.
För att maximera ljusfångningseffekten gör de tvärtom:de ruggar upp glasytan på tunnfilmssolceller. Detta görs för att sprida ljuset. När ljusstrålen har en längre väg genom cellen genererar den fler elektroner.
För att rugga upp den övre ytan lägger Dr. Sylvain Nicolay från EPFL ett lager av kristaller av en så kallad transparent ledande oxid på glaset. "Ju större pyramiderna i nanostorlek är, desto högre är diffusionen”, han säger. Verkningsgraden för tunnfilmssolceller är nu förbättrad från sju till tio procent.
Nanokristallerna Dr Nicolay använder utvecklades vid University of Salford i Manchester, STORBRITANNIEN. Tills nyligen var nanokristallerna tvungna att importeras från Japan och gjorde tillverkningen av sådana solceller mycket dyr. Nu testar forskarna kristallerna de utvecklat på egen hand. Syftet är att producera dem mycket billigare och därmed minska kostnaderna avsevärt.
Varje enskild metod för att förbättra solcellerna kan bara göra en liten skillnad för deras effektivitet. Men att kombinera båda, dessa nanotrimmade solceller kommer att bli betydligt mer konkurrenskraftiga än tidigare moduler.
