Denna bild med svepelektronmikroskopi (SEM) visar en sidovy av nanotrådar som har belagts med en transparent och ledande oxid. Solljuset kommer in från toppen, därför måste toppkontakten vara transparent för ljus. Substratet används för bottenkontakt. Kredit:Wallentin et al.
(Phys.org)—Robert F. Service har publicerat en Nyheter &Analys del i journalen Vetenskap som beskriver de framsteg som görs inom nanotrådssolceller. En av dessa innovationer beskrivs i en annan artikel publicerad i samma tidskrift av ett team som arbetar med indiumfosfat nanotrådsteknologi. I deras tidning, de beskriver hur de genom att skapa mikrometerstora ledningar har lyckats bygga en icke-kiselbaserad solcell som kan omvandla nästan 14 procent av inkommande solljus till elektrisk ström.
Forskare världen över är på jakt efter att skapa ett billigare alternativ till kiselbaserade solceller, av vilka några har fokuserat på att använda indiumfosfat eftersom det är effektivare på att förvandla solljus till elektricitet – tyvärr, den är inte så bra på att absorbera solljus. I denna nya forskning, teamet vände sig till nanotrådsteknik för att hjälpa dem göra ett bättre jobb.
Detta visar en datorsimulering av absorptionen i fem nanotrådar. Solljuset kommer in från toppen. De mörkröda områdena, nära toppen, har den starkaste absorptionen, medan de mörkblå områdena har den svagaste absorptionen. Simuleringen gjordes i tre dimensioner, men figuren visar ett tvärsnitt. Kredit:Wallentin et al.
Detta visar en optisk mikroskopbild av fyra nanotrådsolceller. Varje cell har en något ljusare lila nyans, medan de mörkare områdena däremellan är inaktiva. De gula områdena är guldmetallkuddar, som används för att ansluta solcellerna till en extern last. Varje cell innehåller cirka 4,5 miljoner nanotrådar. Kredit:Wallentin et al.
Tanken är att skapa en liten skog av trådar som står på ändan ovanpå en plattform, med varje tråd bara 1,5 mikrometer hög och med en diameter på 180 nanometer. Den nedre delen av varje tråd är dopad för att orsaka en överdriven positiv laddning, toppen dopad för att ge den en överdriven negativ laddning med mitten förbli neutral – allt stående på en bädd av kiseldioxid. Teamet orsakade en sådan uppställning genom att släppa guldflingor på en kiselbädd och tillsätta kiselfosfat för att få trådar att växa som hölls rena och raka genom etsning med saltsyra. Resultatet är en solcellscell som kan omvandla 13,8 procent av inkommande solljus till elektricitet samtidigt som den absorberar 71 procent av ljuset ovanför bandgapet.
Detta är en SEM-bild av indiumfosfid (InP) nanotrådar efter tillväxt, visas i 30 graders vinkel. Nanotrådarna är cirka 1,5 mikron långa och 0,18 mikrometer i diameter, med ett avstånd från centrum till centrum på 0,47 mikron (1 mikron (µm) är lika med 1/1000 av en millimeter, det är, en miljondels meter). Detta kan jämföras med solljuset, som har det mesta av sin energi i ett våglängdsområde från 0,5 till några mikron. Nanotrådarna täcker 12 % av ytan sett uppifrån, det är, från solens synvinkel. Ovanpå nanotråden finns guldpartikeln som används som frö för kristalltillväxten. Kredit:Wallentin et al.
Förutom att vara nästan lika effektiva som traditionella kiselbaserade solceller, den här nya typen av cell kan också böjas för att möjliggöra formning till flexibla paneler som möjliggör fler alternativ vid montering. Det möjliggör också en mindre total yta. Teamet föreslår att solceller tillverkade med detta tillvägagångssätt bäst kan användas i koncentrerade system som använder linser, även om det ännu inte är klart om de skulle stå emot den intensiva hettan. Det finns också problemet med att skapa cellerna i en skala som är tillräckligt stor för att de ska kunna säljas kommersiellt till en rimlig kostnad.
Detta visar solcellseffektiviteten hos millimeterkvadrat InP enkelbandsgap nanotrådssolceller som en funktion av tiden uppmätt inom det FP7-finansierade AMON-RA-projektet. Cirka fyra miljoner InP NW bidrar till signalen. Linjen är en riktlinje för ögat. Denna figur ger en översikt över utvecklingen av NWPV inom AMON-RA. En jämförelse med rekordeffektivitetsutvecklingen för andra typer av solceller kan göras med hjälp av denna plot av NREL:nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Kredit:Wallentin et al.
© 2013 Phys.org
