(Phys.org) -- Een van de grootste uitdagingen voor de silicium fotovoltaïsche industrie is het maken van zonnecellen die economisch levensvatbaar zijn. Om dit doel te bereiken, de modulekosten, wat momenteel ongeveer $1/watt is, moet worden teruggebracht tot slechts de helft. Veel van deze kosten komen van het siliciummateriaal en de dure fabricageprocessen die vaak worden gebruikt. In een nieuwe studie, een team van wetenschappers en ingenieurs heeft aangetoond dat een hybride zonnecel bedekt met silicium nanocones en een geleidend organisch polymeer beide kostenbesparende gebieden kan aanpakken en tegelijkertijd uitstekende prestaties kan leveren.

De onderzoekers, onder leiding van professor Yi Cui en professor Michael D. McGehee van Stanford University, hebben hun studie gepubliceerd in een recent nummer van Nano-letters .

Het gebruik van texturering op nanoschaal door hybride zonnecellen heeft twee voordelen:het verbetert de lichtabsorptie en vermindert de benodigde hoeveelheid siliciummateriaal. Bij eerdere texturering van zonnecellen op nanoschaal zijn nanodraden betrokken, nanodomes, en andere structuren. Hier, de onderzoekers ontdekten dat een nanoconusstructuur met een aspectverhouding (hoogte/diameter van een nanoconus) van ongeveer één een optimale vorm biedt voor verbetering van de lichtabsorptie, omdat het zowel een goede antireflectie (voor korte golflengten van licht) als lichtverstrooiing (voor lange golflengten) mogelijk maakt ).

In eerdere ontwerpen met texturering op nanoschaal, de ruimte tussen de structuren is normaal gesproken te klein om te worden gevuld met polymeer, dus een volledige tweede laag is vereist. Maar de taps toelopende nanocone-structuur die hier wordt getoond, zorgt ervoor dat het polymeer in de open ruimtes kan worden gecoat. waardoor er geen ander materiaal nodig is. Door deze nanocone/polymeer hybride structuur te vormen met een eenvoudige, lage temperatuur methode, Ook de verwerkingskosten worden verlaagd.

Na het testen van de zonnecel en het aanbrengen van enkele verbeteringen, de onderzoekers produceerden een apparaat met een efficiëntie van 11,1%, wat het hoogste is van hybride silicium/organische zonnecellen tot nu toe. In aanvulling, de kortsluitstroomdichtheid, die de grootste stroom aangeeft die de zonnecel kan genereren, is slechts iets lager dan het wereldrecord voor een monokristallijn silicium zonnecel, en zeer dicht bij de theoretische limiet.

Vanwege de goede prestaties en goedkope verwerking van de hybride silicium nanocone-polymeer zonnecellen, de onderzoekers voorspellen dat ze ooit kunnen worden gebruikt als economisch levensvatbare fotovoltaïsche apparaten.

Copyright 2012 Phys.org
Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, geheel of gedeeltelijk herschreven of herverdeeld zonder de uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van PhysOrg.com.