(Phys.org)-Ingenjörsforskare vid University of Arkansas har uppnått den högsta effektiviteten någonsin i en 9 millimeter-kvadratisk solcell tillverkad av galliumarsenid. Efter beläggning av cellerna i manschettknappstorlek med ett tunt lager av zinkoxid, forskargruppen nådde en konverteringseffektivitet på 14 procent.

En liten uppsättning av dessa celler-så få som nio till 12-genererar tillräckligt med energi för små ljusemitterande dioder och andra enheter. Men ytmodifiering kan skalas upp, och cellerna kan förpackas i stora grupper av paneler för att driva stora enheter som hem, satelliter, eller till och med rymdfarkoster.

Forskargruppen, ledd av Omar Manasreh, professor i elektroteknik, publicerade sina fynd i Tillämpad fysikbokstäver och april 2014 -numret av Solenergimaterial och solceller .

Ett alternativ till kisel, galliumarsenid är en halvledare som används för att tillverka integrerade kretsar, ljusdioder och solceller. Ytmodifieringen, uppnås genom en kemisk syntes av tunna filmer, nanostrukturer och nanopartiklar, undertryckt solens reflektion så att cellen kunde absorbera mer ljus. Men även utan ytbeläggningen, forskarna kunde uppnå 9 procent effektivitet genom att manipulera värdmaterialet.

"Vi vill öka effektiviteten hos små celler, "sa Yahia Makableh, doktorand i elektroteknik. "Med detta specifika material, det teoretiska maxvärdet är 33 procent effektivitet, så vi har lite att göra. Men vi gör framsteg. Det fina med zinkoxid är att det är billigt, giftfri och lätt att syntetisera. "

Makableh sa att ytmodifieringen också kan tillämpas på andra solceller, inklusive de som är tillverkade av indium-arsenid och gallium-arsenidkvantprickar. Solceller tillverkade av dessa material kan uppnå 63 procent konverteringseffektivitet, vilket skulle göra dem idealiska för framtida utveckling av solceller.

Makableh använde utrustning och instrumentering i College of Engineering Optoelectronics Research Lab, som regisseras av Manasreh. Forskare i labbet växer och funktionaliserar halvledare, nanostrukturerade antireflexbeläggningar, självrengörande ytor och metalliska nanopartiklar som ska användas i solceller. Deras yttersta mål är att tillverka och testa fotovoltaiska enheter med större solenergiomvandlingseffektivitet.

Manasreh fokuserar på experimentella och teoretiska optoelektroniska egenskaper hos halvledare, supergaller, nanostrukturer och relaterade enheter.