(Phys.org) — Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van onderzoekers van de universiteiten van York en St. Andrews, heeft een nieuwe methode ontwikkeld om het rendement van zonnecellen te verhogen.

De nieuwe aanpak zorgt voor een zeer efficiënte breedbandlichtvangst in dunne films, met meer licht gevangen in de film om de absorptie en elektriciteitsopwekking te maximaliseren.

Het onderzoek, die wordt gerapporteerd in Natuurcommunicatie , ook betrokken wetenschappers van de Sun Yat-sen University en de GuangDong Polytechnic Normal University, China, en IMEC (Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum), Leuven, België.

De nieuwe methode bouwt voort op onderzoek naar een klasse materialen die bekend staat als quasi-kristallen, die voordelen bieden in termen van het lichtspectrum dat ze kunnen opvangen. Echter, het probleem met deze structuren is dat hun eigenschappen moeilijk aan te passen zijn aan specifieke toepassingen, omdat ze de ontwerptools missen die beschikbaar zijn met periodieke structuren zoals reguliere roosters.

Om dit probleem op te lossen, de onderzoekers creëerden een nieuwe structuur genaamd een quasi-willekeurige structuur, die de rijke ruimtelijke frequenties van quasi-kristallen combineert met het hoge niveau van controle dat wordt geboden door periodieke structuren.

Corresponderend auteur Emiliano Martins, van de School voor Natuur- en Sterrenkunde, Universiteit van St. Andrews, zei:"De beheersing van het voortplantende licht is een cruciaal aspect in fotonica. Hier, laten we zien dat door een zorgvuldig ontwerp van hun Fourier-spectra, quasi-willekeurige nanostructuren kunnen zo'n controle zeer efficiënt bereiken."

Emiliano Martins ontwikkelde het idee van de quasi-willekeurige structuur met Dr. Thomas F Krauss, een Jubileumhoogleraar in de afdeling Natuurkunde aan de Universiteit van York.

Dr. Krauss zei:"Het toepassen van onze ontwerpideeën voor nanofotonica op zo'n belangrijk gebied als zonnecellen is essentieel voor het verbeteren van het concurrentievermogen van de opwekking van hernieuwbare energie."

Berekeningen voor het onderzoek naar quasi-willekeurige cellen zijn uitgevoerd door medewerkers in China.

Corresponderende auteur dr. Juntao Li, van het State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technology, Sun Yat-sen-universiteit, China, zei:"Behalve zonnecellen, ons ontwerp kan ook in veel lichtvangende gebieden worden gebruikt, zoals LED- en DFB-lasers."

Het artikel is getiteld "Deterministische quasi-willekeurige nanostructuren voor fotoncontrole."