Energiförluster i nanotrådsolcell kan reduceras avsevärt genom att "rengöra" ytan på cellerna med en speciell etsmetod. Det har forskare vid Eindhovens tekniska universitet (TU/e) visat. Delft University of Technology och Philips i en artikel som publicerades i dag i tidskriften Nanobokstäver . Solcellen har en verkningsgrad på 11,1 %, sätta det strax under det nuvarande världsrekordet, men det nåddes med mycket mindre materialanvändning. Detta är det senaste steget framåt i den snabba utvecklingen av den här typen av solceller de senaste åren.

Nanotrådsolcellen är en relativt ny typ av cell där ett knippe halvledande ledningar, var och en med en tjocklek på cirka 100 nanometer (1 nanometer är en miljondels meter), samla ljus och omvandla det till elektricitet. Stora framsteg har gjorts i utvecklingen av denna typ av solceller de senaste åren, och de uppnådda effektivitetsvinsterna ökar snabbt med cirka 5 % per år – mycket starkare tillväxt än för konkurrerande solcellsteknologier.

Relativt stor yta

En stor fördel med tunna nanotrådar är det kraftigt minskade behovet av kostsamt halvledarmaterial, vilket innebär att de kan tillverkas till låg kostnad. En nackdel är dock deras stora yta i förhållande till volymen – och ytan är precis där defekter i materialet leder till stora energiförluster.

Piranha etsning

I publikationen i Nanobokstäver forskarna, ledd av prof.dr. Erik Bakkers och dr. Jos Haverkort, beskriva en metod för att göra ytan på indiumfosfid nanotrådar mycket slätare, med färre brister. De gör detta med en etsmetod som de själva har utvecklat – kallad 'piranha-etsning' – där ytan 'rensas' genom en kemisk reaktion.

Effektivitetshöjning

Deras solcell når en verkningsgrad på 11,1 % – något mindre än det nuvarande världsrekordet på 13,8 % som uppnåddes tidigare i år av en grupp svenska, Tyska och kinesiska forskare använder nanotrådar gjorda av samma material. Men de holländska forskarnas nanotrådar är bara 40 % så tjocka. Eftersom effektiviteten normalt faller när trådarna blir tunnare, den förväntade effektiviteten bör endast vara runt 4,5 %. Vilket betyder att "städjobbet" faktiskt ger en betydande ökning av effektiviteten.

65% effektivitet

Forskarna ser möjligheter att höja effektiviteten ytterligare inom en snar framtid med lite extra resursanvändning. "Genom att variera tjockleken på nanotrådarna och förbättra hur kristallerna inuti dem staplas, vi tror att vi snart borde kunna närma oss en effektivitet på 20 %", säger Bakkers. På längre sikt, det borde i teorin till och med vara möjligt att nå effektivitetsvinster på 65 % genom att stapla flera subceller.