Solenergi kan vara på uppgång, men solceller är bara lika effektiva som mängden solljus de samlar in. Under ledning av en ny professor vid Northwestern Universitys McCormick School of Engineering and Applied Science, forskare har utvecklat ett nytt material som absorberar ett brett spektrum av våglängder och som kan leda till effektivare och billigare solteknik.
Ett papper som beskriver fynden, "Bredbandspolarisationsoberoende resonansljusabsorption med ultratunna plasmoniska superabsorbatorer, " publicerades i tisdagen i tidskriften Naturkommunikation .
"Solspektrumet är inte som en laser – det är väldigt bredband, börjar med UV och går upp till nära-infrarött, sa Koray Aydin, biträdande professor i elektroteknik och datavetenskap och tidningens huvudförfattare. "För att fånga detta ljus mest effektivt, en solcell behöver ha ett bredbandssvar. Den här designen tillåter oss att uppnå det."
Forskarna använde två okonventionella material – metall och kiseloxid – för att skapa tunna men komplexa, trapetsformade metallgaller på nanoskala som kan fånga ett bredare spektrum av synligt ljus. Användningen av dessa material är ovanlig eftersom på egen hand, de absorberar inte ljus; dock, de arbetade tillsammans på nanoskala för att uppnå mycket höga absorptionshastigheter, sa Aydin.
Det unikt formade gittret fångade ett brett spektrum av våglängder på grund av de lokala optiska resonanserna, vilket gör att ljus spenderar mer tid inuti materialet tills det absorberas. Detta kompositmetamaterial kunde också samla in ljus från många olika vinklar – en användbar egenskap när man hanterar solljus, som träffar solceller i olika vinklar när solen rör sig från öst till väst hela dagen.
Denna forskning är inte direkt tillämpbar på solcellsteknik eftersom metall och kiseloxid inte kan omvandla ljus till elektricitet; faktiskt, fotonerna omvandlas till värme och kan tillåta nya sätt att kontrollera värmeflödet på nanoskala. Dock, den innovativa trapetsformen kan replikeras i halvledande material som kan användas i solceller, sa Aydin.
Om det appliceras på halvledande material, tekniken kan leda till tunnare, lägre kostnad, och effektivare solceller, han sa.
