science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers bedenken methode om efficiënte fotovoltaïsche indiumfosfaat-nanodraad te maken

Deze scanning elektronenmicroscopie (SEM) afbeelding toont een zijaanzicht van nanodraden die zijn gecoat met een transparant en geleidend oxide. Het zonlicht komt van boven naar binnen, daarom moet het bovenste contact transparant zijn voor licht. Het substraat wordt gebruikt voor het bodemcontact. Krediet:Wallentin et al.

(Phys.org)—Robert F. Service heeft een Nieuws &Analyse stukje in het journaal Wetenschap waarin de vooruitgang wordt beschreven die wordt geboekt op het gebied van fotovoltaïsche nanodraad. Een van die innovaties wordt beschreven in een ander artikel dat in hetzelfde tijdschrift is gepubliceerd door een team dat werkt aan indiumfosfaat-nanodraadtechnologie. In hun krant ze beschrijven hoe ze met het maken van draden ter grootte van een micrometer erin geslaagd zijn om een ​​zonnecel zonder silicium te bouwen die in staat is om bijna 14 procent van het binnenkomende zonlicht om te zetten in elektrische stroom.

Onderzoekers over de hele wereld zijn op zoek naar een goedkoper alternatief voor zonnecellen op basis van silicium. waarvan sommige zijn gericht op het gebruik van indiumfosfaat omdat het efficiënter is in het omzetten van zonlicht in elektriciteit - helaas, het is niet erg goed in het absorberen van zonlicht. In dit nieuwe onderzoek het team wendde zich tot nanodraadtechnologie om het beter te laten werken.

  • Dit toont een computersimulatie van de absorptie in vijf nanodraden. Het zonlicht komt van boven naar binnen. De donkerrode gebieden, dichtbij de top, hebben de sterkste absorptie, terwijl de donkerblauwe gebieden de zwakste absorptie hebben. De simulatie is uitgevoerd in drie dimensies, maar de figuur toont een dwarsdoorsnede. Krediet:Wallentin et al.

  • Dit toont een optische microscoopopname van vier nanodraad-zonnecellen. Elke cel is een iets lichtere tint paars van kleur, terwijl de donkere gebieden ertussen inactief zijn. De gele gebieden zijn gouden metalen pads, die worden gebruikt om de zonnecellen aan te sluiten op een externe belasting. Elke cel bevat ongeveer 4,5 miljoen nanodraden. Krediet:Wallentin et al.

Het idee is om een ​​klein bos van draden te creëren die overeind staan ​​op een platform, met elke draad slechts 1,5 micrometer hoog en met een diameter van 180 nanometer. Het onderste deel van elke draad is gedoteerd om een ​​overmatige positieve lading te veroorzaken, de bovenkant is gedoteerd om het een overmatige negatieve lading te geven, terwijl de middelste neutraal blijft - allemaal staande op een bed van siliciumdioxide. Het team zorgde voor een dergelijke opstelling door goudvlokken op een siliciumbed te laten vallen en siliciumfosfaat toe te voegen om draden te laten groeien die schoon en recht werden gehouden door middel van etsen met zoutzuur. Het resultaat is een fotovoltaïsche cel die in staat is om 13,8 procent van het binnenkomende zonlicht om te zetten in elektriciteit en tegelijkertijd 71 procent van het licht boven de band gap te absorberen.

Dit is een SEM-opname van indiumfosfide (InP) nanodraden na groei, weergegeven in een hoek van 30 graden. De nanodraden zijn ongeveer 1,5 micron lang en 0,18 micron in diameter, met een hart op hart afstand van 0,47 micron (1 micron (µm) is gelijk aan 1/1000 millimeter, dat is, een miljoenste van een meter). Dit is te vergelijken met het zonlicht, die het grootste deel van zijn energie heeft in een golflengtebereik van 0,5 tot enkele microns. De nanodraden bedekken 12% van het oppervlak van bovenaf gezien, dat is, vanuit het oogpunt van de zon. Bovenop de nanodraad zit het gouddeeltje dat wordt gebruikt als kiem voor de kristalgroei. Krediet:Wallentin et al.

Naast dat ze bijna net zo efficiënt zijn als traditionele zonnecellen op basis van silicium, dit nieuwe type cel kan ook worden gebogen om flexibele panelen te vormen die meer opties bij montage mogelijk maken. Het zorgt ook voor een kleiner totaaloppervlak. Het team suggereert dat zonnecellen die met deze benadering zijn gemaakt, het best kunnen worden gebruikt in geconcentreerde systemen met lenzen, hoewel het nog niet duidelijk is of ze bestand zijn tegen de intense hitte. Er is ook het probleem om de cellen op een schaal te maken die groot genoeg is om ze tegen een redelijke prijs commercieel te verkopen.

Dit toont de fotovoltaïsche efficiëntie van millimeter vierkante InP nanodraad-zonnecellen met enkele bandafstand als functie van de tijd gemeten binnen het door FP7 gefinancierde AMON-RA-project. Ongeveer vier miljoen InP NW's dragen bij aan het signaal. De lijn is een richtlijn voor het oog. Deze figuur geeft een overzicht van de ontwikkeling van NWPV binnen AMON-RA. Een vergelijking met de recordrendementontwikkeling van andere typen zonnecellen kan worden gemaakt met behulp van deze grafiek van NREL:nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Krediet:Wallentin et al.

© 2013 Phys.org




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. COVID-19 heeft de manier waarop we rouwen veranderd
  2. Wat kan er gebeuren als Meiose verkeerd gaat?
  3. Functies van menselijke organen
  4. Het bestuderen van circadiane ritmes in planten en hun ziekteverwekkers kan leiden tot precisiegeneeskunde voor mensen
  5. Laat mijn brein me dingen kopen die ik niet nodig heb?
  6. Wat zijn wierook en mirre?
  7. Hoe een cel te splitsen in Two
  8. Babyneushoorn galoppeert naar publiek in Singapore Zoo
  9. Hoe Facebook kraakt over nepnieuws (en waarom nepnieuws werkt)

Wetenschap