Att göra solceller till ett konkurrenskraftigt alternativ till andra förnybara energikällor, forskare undersöker olika alternativ. Ett steg i rätt riktning är genom nya processer som förändrar ytorna på kiselsolceller. Genom att skapa olika nanostrukturer på ytorna, solcellernas energiskördande egenskaper kan förbättras.
Inom det EU-finansierade forskningsprojektet N2P (Nano To Production) arbetar forskare med nanostrukturerade ytor av solceller. Vid Fraunhofer-institutet i Dresden, Tyskland, forskare har fokuserat på utvecklingen av AP-PCE-processer (atmospheric pressure plasma chemical etsing). Denna teknik är ett alternativ till våtkemisk bearbetningsmetod, används i solcellsindustrin. Fördelarna med AP-PCE framför etsningstekniken baserad på våtkemisk bearbetning är, till exempel, minskat kemiskt avfall, kostnadseffektivitet och minskad hantering. AP-PCE används för att modifiera kristallina kiselsolskivors ytor ner till nanoskala. Forskarna har uppnått en förbättring på en procent av solcellseffektiviteten, från 16 till 17 procent, genom att göra den bakre ytan mycket slät.
Inom N2P-forskningsprojektet forskare vid Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) i Neuchatel, Schweiz, arbetar istället med att förbättra olika solceller, tunnfilmssilikonsolcellerna. För närvarande, dessa solceller kan bara skörda cirka sju procent av solljuset, vilket är cirka 40 procent mindre effektivt jämfört med konventionella wafer-kiselceller. Dock, tunnfilmssolcellerna är billigare och mer miljövänliga eftersom deras produktion kräver mindre tid, material och energi. Forskarna i Schweiz ändrar den övre glasstrukturen i solcellen, genom att deponera ett lager av nanostora kristaller från en transparent ledande oxid (TCO) på glaset. Detta lager ger en hög spridningseffekt och ljusstrålen genererar fler elektroner när den färdas en längre sträcka genom cellen, vilket förbättrar cellens ljusabsorption. Forskarna har lyckats uppnå en effektivitetsökning på 30 procent jämfört med vanliga tunnfilmssolceller.
En annan process som kan öka effektiviteten hos tunnfilmssilikonsolceller, genom att förändra ytstrukturerna, inkluderar ultrasnabb pulsad laserbestrålning. Forskare vid Singapore Institute of Manufacturing Technology har visat att denna bestrålning skapar ett nanospikmönster på kiselytan som minskar reflektionen av ljuset från ytan. Mer ljus kommer därför att absorberas.
Nya processer som skapar nanostrukturerade ytor förbättrar solcellseffektiviteten avsevärt. Med lägre tillverkningskostnader i framtiden kan intresset för solcellsinvesteringar öka imponerande.
