Güneş pili verimliliğini artıran nanometrik bir yapının tasarımı

0
103

Araştırmacılar tarafından önerilen model, ince tabakalı silikon güneş pilleri üzerindeki haçlar üzerinde biriken 210 nanometre yarıçaplı çinko oksit kürelere dayanıyor. Kredi: UC3M.

Universidad Carlos III de Madrid’deki (UC3M) araştırmacılar, bazı silikon güneş panellerinin yüzeyini kaplayabilen ve performanslarını% 40’a kadar artırabilen yeni bir nanometrik yapı geliştirdiler. Bu tasarım, daha iyi bir enerji verimliliği elde etmek için gelecekteki güneş enerjisi kurulumlarına uygulanabilir.

Bu yeni tasarım, bir “üst yüzeye”, başka bir deyişle, bir desende tekrarlanan küçük yapılardan oluşan bir yüzeye dayanıyor. Buna ek olarak, hem yapılar hem de desen, ışığın dalga boyundan daha küçüktür. Bu, boyut olarak nanometrik (milimetrenin milyonda biri) olmaları gerektiği anlamına gelir, UC3M’nin Ekranlar ve Fotonik Uygulamalar Grubu’ndan (GDAF, İspanyolca kısaltması) araştırmacıları açıklar. Bu, bir desende tekrarlanan küçük yapılardan oluşan bir yüzeydir. Buna ek olarak, hem yapılar hem de desen, ışığın dalga boyundan daha küçüktür.

Önerdikleri tasarım, hidrojene amorf ince tabakalı silikon güneş pili, özellikle de ışığın girdiği şeffaf iletken tabaka üzerindeki haçları kabartmaktır. Ardından, dielektrik malzeme nanosferleri bu haçları doldurur. Böylelikle hücreye ulaşan ışık, fotoelektrik etkiyle hücreye etkin bir şekilde yeniden aktif alanına, elektrik akımına dönüştürüldüğü yere yönlendirilir. Bu tekniği kullanarak, Solar Energy dergisinde yayınlanan bir makalede hesaplamalarına göre, üretilen akımın% 40’ına kadar daha fazla üretilen güneş pilinde daha fazla ışık yakalanabilir.

Bu çalışmada araştırmacılar, nanoküreler için çinko oksit gibi doğru malzemeyi ve aynı zamanda bunları üretmenin şu anda mümkün olması için doğru boyutu belirleyebildiler: 210 nanometre yarıçapı (insan saçının kalınlığı 60.000 ila 80.000 nanometre arası).

Kredi bilgileri: UC3M

Çalışmanın yazarlarından UC3M Elektronik Teknolojisi Bölümü öğretim görevlisi Ricardo Vergaz, “Bunu belirli” renklerde “etkili bir şekilde başarmanın anahtarı, doğru boyutları ve malzemeleri seçmektir” diyor. “Kürelerin malzemesinin en önemli optik özelliği olan olası binlerce boyutu ve kırılma indisini değerlendirdik” diye ekliyor.

Strateji: kırınım ve rezonans etkilerini birleştirin

Araştırmacılar, küreleri haçlara gömmek ve bu nedenle onları aşağıdaki aktif katmana biraz daha yaklaştırmak, etkilerini büyük ölçüde artırdığını, araştırmada vurguladılar. Buna ek olarak, haçların ve kürelerin etkisinin kombinasyonunun bu gelişmeye neden olduğunu bulmuşlardır. Çaprazlar ayrılırsa veya küreler küçültülürse, efekt önemli ölçüde azalır.

Çalışmanın yazarlarından bir diğeri, GDAF’de araştırmacı olan Braulio García-Camara, “Kürelerin kendilerinin rezonans etkileri tarafından haçların ürettiği kırınımı artırmaya çalıştık” diyor. “Nanoküre ve alt katmanlardaki kırılma indisleri arasındaki zıtlıklar, aradığımız etkilerden yararlanmamızı sağlıyor. Bu tasarım üretime uygulandığında, gelecekte kurulacak güneş pillerinde performansta önemli bir gelişme sağlanacak. güneş alanları, “diye bitiriyor.

Bu tasarımın bir başka avantajı, üretilen etkilerin, akımı verimli bir şekilde üretmek için aktif katmanın kalınlığının azaltılmasına izin vermesidir ve üretim işlemi sırasında malzeme tasarrufu sağlar. “Bunu azaltarak, ışığın ürettiği elektronların çıkarılması da daha etkilidir, çünkü yeniden emilebilecekleri yerden geçmeleri için daha az yol vardır,” diye vurguluyorlar. Bunun yanı sıra aktif tabakayı çevreleyen tabakalarda meydana gelen emilim, uzun vadede kusurlarının azaltılmasına imkan veren bir ısınma etkisine sahiptir.

Yeni çalışma güneş enerjisi başarısının sırlarını ortaya koyuyor Daha fazla bilgi: Mahmoud H. Elshorbagy et al. Nanopartikül çapraz paketlenmiş meta yüzey yoluyla ultra ince aSi-H güneş pillerinin emilimini artırma, Solar Energy (2020). DOI: 10.1016 / j.solener.2020.03.075 Madrid Carlos III Üniversitesi tarafından sağlanmıştır.

Alıntı: Güneş pili verimliliğini artıran nanometrik bir yapının tasarımı (2021, 8 Şubat) 8 Şubat 2021 tarihinde https://techxplore.com/news/2021-02-nanometric-solar-cell-efficiency.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz