Licht vangen met een optische versie van een fluistergalerij, onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben een coating op nanoschaal voor zonnecellen ontwikkeld waarmee ze ongeveer 20 procent meer zonlicht kunnen absorberen dan niet-gecoate apparaten. de bekleding, toegepast met een techniek die kan worden opgenomen in de productie, opent een nieuwe weg voor het ontwikkelen van goedkope, hoogrenderende zonnecellen met overvloedige, hernieuwbare en milieuvriendelijke materialen.

De coating bestaat uit duizenden kleine glaskraaltjes, slechts ongeveer een honderdste van de breedte van een mensenhaar. Wanneer zonlicht de coating raakt, de lichtgolven worden rond de kraal op nanoschaal gestuurd, vergelijkbaar met de manier waarop geluidsgolven rond een gebogen muur reizen, zoals de koepel in St. Paul's Cathedral in Londen. Bij dergelijke gebogen constructies, bekend als akoestische fluistergalerijen, een persoon die in de buurt van een deel van de muur staat, hoort gemakkelijk een zwak geluid dat afkomstig is van een ander deel van de muur.

Fluistergalerijen voor licht werden ongeveer tien jaar geleden ontwikkeld, maar onderzoekers hebben pas onlangs het gebruik ervan in zonnecelcoatings onderzocht. In de experimentele opstelling die is bedacht door een team waaronder Dongheon Ha van NIST en het NanoCenter van de Universiteit van Maryland, het licht dat door de nanoresonatorcoating wordt opgevangen, lekt uiteindelijk uit en wordt geabsorbeerd door een onderliggende zonnecel gemaakt van galliumarsenide.

Met behulp van een laser als lichtbron om individuele nanoresonatoren in de coating te prikkelen, het team ontdekte dat de gecoate zonnecellen absorbeerden, gemiddeld, 20 procent meer zichtbaar licht dan kale cellen. Uit de metingen bleek ook dat de gecoate cellen ongeveer 20 procent meer stroom produceerden.

De studie is de eerste die de efficiëntie van de coatings aantoont met behulp van nauwkeurige metingen op nanoschaal, zei Ha. "Hoewel berekeningen hadden gesuggereerd dat de coatings de zonnecellen zouden verbeteren, we konden niet bewijzen dat dit het geval was totdat we de meettechnologieën op nanoschaal hadden ontwikkeld die nodig waren, " hij merkte.

Dit werk werd beschreven in een recent nummer van Nanotechnologie door Ha, medewerker Yohan Yoon van NIST en het NanoCenter van Maryland, en NIST-natuurkundige Nikolai Zhitenev.

Het team bedacht ook een snelle, goedkopere methode om de nanoresonatorcoating aan te brengen. Onderzoekers hadden eerder halfgeleidermateriaal gecoat door het in een kuip van de nanoresonatoroplossing te dompelen. De dompelmethode kost tijd en bedekt beide zijden van de halfgeleider, ook al vereist slechts één kant de behandeling.

In de teammethode druppels van de nanoresonatoroplossing worden op slechts één kant van de zonnecel geplaatst. Een draadgewonden metalen staaf wordt dan over de cel getrokken, de oplossing uitspreiden en een coating vormen van dicht opeengepakte nanoresonatoren. Dit is de eerste keer dat onderzoekers de staafmethode toepassen, al meer dan een eeuw gebruikt om materiaal te coaten in een fabrieksomgeving, tot een galliumarsenide-zonnecel.

"Dit is een goedkoop proces en is compatibel met massaproductie, " zei Ha.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NIST. Lees hier het originele verhaal.