Doe het beter met minder. Dat is de uitdaging die de onderzoekers van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne (EPFL) zichzelf hebben gesteld, ondersteund door de Zwitserse National Science Foundation en het Federale Bureau voor Energie. Hun specialiteit:het maken van zonnecellen die duizend keer dunner zijn dan conventionele cellen. Om de output van de cellen te verhogen, ze hebben een nieuwe nanopatroontechniek ontwikkeld.

Hoewel silicium een ​​van de meest voorkomende elementen is, de energie die nodig is om silicium uit zand te maken is enorm. Het is om deze reden, maar ook om de productiekosten te verlagen, dat professor Christophe Ballif en zijn team van het Photovoltaics and Thin-Film Electronics Laboratory van de EPFL al enkele jaren werken aan dunne-film silicium zonnecellen die duizend keer dunner zijn dan conventionele cellen.

Er is maar één probleem:hoe dunner de cellen, hoe minder ze de zonnestralen absorberen en hoe minder elektriciteit ze produceren. Dus proberen onderzoekers licht in de dunne siliciumlagen te vangen om hun absorptie te vergroten. traditioneel, dunne lagen zinkoxide - een materiaal dat zeer overvloedig is, volledig niet giftig, en dat groeit in de vorm van kleine piramidevormige kristallen - worden hiervoor gebruikt. Deze kristallen verstrooien licht efficiënt in de onderliggende siliciumlaag. Met dergelijke zinkoxidelagen, zelfs een nieuw wereldrecord celefficiëntie werd bereikt.

Kosten verlagen

Maar wetenschappers proberen dit record te verbeteren. “Het is moeilijk om de natuurlijke piramidale vorm van deze kristallen aan te passen om een ​​nog betere lichtverstrooiing te verkrijgen, ” legt onderzoeker Corsin Battaglia uit, “dus kwamen we op het idee om de kristallen op een andere ondergrond te laten groeien, een omgekeerde mal met de gewenste structuur.” Het idee is even geniaal als eenvoudig. Zodra de dunne laag zinkoxide op de vorm is afgezet, hoeft u deze alleen nog maar te "ontvormen" - zoals u zou doen bij een tarte tatin, bijvoorbeeld om een ​​film met de gewenste structuur te verkrijgen.

Deze procedure, beschreven in de septembereditie van het tijdschrift Nature Photonics, verhoogt niet alleen de hoeveelheid licht die wordt opgesloten, waardoor de output toeneemt, maar het heeft ook het potentieel om de kosten van de cellen te verlagen vanwege de compatibiliteit met massaproductie. Dit zijn interessante argumenten in een tijd waarin fotovoltaïek elektriciteit wil produceren tegen een lagere prijs dan de huidige netprijs.