Forskare vid Hokkaido University testar utvecklingen av solceller gjorda av fasta material för att förbättra deras förmåga att fungera under tuffa miljöförhållanden.

Forskare vid Hokkaido University i Japan gör spelrum i tillverkningen av solceller i helt fast tillstånd som är mycket hållbara och effektivt kan omvandla solljus till energi. Teamet använde en metod som kallas "atomlagerdeposition", som gör det möjligt för forskare att kontrollera avlagringen av mycket tunna, enhetliga lager av material ovanpå varandra. Med denna metod, de avsatte en tunn film av nickeloxid på en enda kristall av titandioxid. Guldnanopartiklar infördes mellan de två lagren för att fungera som en antenn som skördar synligt ljus.

Teamet testade egenskaperna hos dessa tillverkade enheter med och utan ett mellansteg efter avsättningen av nickeloxid som innebär att den värms upp till mycket höga temperaturer och sedan låter den svalna långsamt – en process som kallas "glödgning".

Fotoströmgenerering observerades framgångsrikt på den fotoelektriska omvandlingsanordningen helt i fast tillstånd. Enheten visade sig vara mycket hållbar och stabil eftersom, till skillnad från vissa solceller, den innehåller inga organiska komponenter, som har en tendens att försämras med tiden och under svåra förhållanden.

Forskarna fann också att glödgning påverkade enhetens egenskaper genom att ändra gränssnittsstrukturen hos lagren. Till exempel, det ökade den tillgängliga spänningen från enheten men ökade också motståndet i den. Det minskade också enhetens effektivitet när det gäller att omvandla ljus till elektricitet. Resultaten tyder på att de strukturella förändringarna som orsakas av glödgning förhindrar lagret av guldnanopartiklar från att injicera elektroner i titandioxidlagret.

Teamets tillverkningsprocess är billig och kan lätt skalas upp men den resulterande enhetens egenskaper är fortfarande otillräckliga för praktisk användning och dess effektivitet när det gäller att omvandla ljus till energi behöver förbättras. Ytterligare forskning behövs för att förstå rollerna för varje lager i att leda energi för att förbättra enhetens effektivitet.