(Phys.org) — Een team van onderzoekers met leden van verschillende onderzoeksfaciliteiten in de VS heeft een nieuw type zonnecel onthuld op basis van enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWCNT's). In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters , het team beweert dat ze met dergelijke technologie de beperkingen hebben overwonnen, wat heeft geleid tot een zonnecel die twee keer zo goed is in het omzetten van zonlicht in stroom als andere op SWCNT gebaseerde cellen.

Wetenschappers willen koolstofnanobuisjes gebruiken in zonnecellen omdat dit lichtere panelen zou betekenen, lagere kosten en gemakkelijker te maken producten. Ze zijn belemmerd, echter, door de beperkte hoeveelheid stroom die dergelijke cellen kunnen genereren. In deze nieuwe poging beweert het onderzoeksteam dat ze de beperkingen van eerdere generaties SWCNT's hebben overwonnen door meer chiraliteiten aan de nanobuisjes toe te voegen. Chiraliteiten beschrijven de manier waarop atomen zijn gerangschikt in hun hexagonale patronen - verschillende patronen zorgen ervoor dat verschillende delen van het zonnespectrum kunnen worden geabsorbeerd. De meeste eerdere pogingen hebben er maar één gebruikt. Dit nieuwe team heeft wat zij polychirale SWCNT's noemen aan hun cellen toegevoegd, waardoor veel meer van het zonnespectrum kan worden vastgelegd - met name, in het nabij-infrarood, waar andere cellen helemaal geen gebruik van maken.

De onderzoekers hebben ook de mogelijkheid toegevoegd om de interface tussen de onderliggende gatentransportlaag en de actieve fotovoltaïsche laag te regelen, waardoor het elektron en gatenpaar (excitonen) efficiënter kunnen recombineren. Samen dienen de twee verbeteringen om zowel hogere stroom als spanning mogelijk te maken, wat resulteert in een record hoge stroomconversie-efficiëntie. Ze melden dat het National Renewable Energy Laboratory de door het team geclaimde prestaties al heeft gecertificeerd (door te verifiëren). Maar het team is nog niet klaar. Ze willen de efficiëntie van de stroomconversie nog meer verbeteren en kunnen dit doen door nieuwe materialen te testen die in geen enkele andere cel worden gebruikt.

Hoewel het een tijdje kan duren voordat een product te koop wordt aangeboden op basis van wat het team heeft bereikt, hun onderzoek kan ervoor zorgen dat anderen in het veld dit opmerken, wat mogelijk zou kunnen leiden tot een hernieuwde belangstelling voor op koolstof gebaseerde zonnecellen in het algemeen - de belangstelling is de afgelopen jaren achtergebleven omdat onderzoekers begonnen te twijfelen of ze ze zowel nuttig als winstgevend konden maken. Hopelijk zo, omdat het goedkopere (en lichtere) zonnepanelen zou betekenen die net zoveel stroom produceren als conventionele panelen of zelfs meer - wat misschien zou leiden tot een grote verschuiving van broeikasgassen die kolengestookte energie uitstoten naar iets veel schoner.

© 2014 Fys.org