A štipľavá galéria na zvýšenie solárnych článkov
BARDEJOVSKÉ SOLÁRNE DNI 2018
Záchytné svetlo s optickou verzi štipľavej galérie výskumníci Národného inštitútu pre štandardy a technológie (NIST) vyvinuli povlak nanočlánkov pre solárne články, ktorý im umožní absorbovať asi o 20 percent viac slnečného žiarenia ako nepokryté zariadenia.
Poťah, ktorý sa aplikuje technológiou, ktorá by mohla byť začlenená do výroby, otvára novú cestu na vývoj nízko nákladových, vysoko účinných solárnych článkov s bohatými, obnoviteľnými a ekologickými materiálmi.
Povlak pozostáva z tisícok malých sklenených korálkov, len asi stotiny šírky ľudského vlasu. Keď slnečné svetlo zasiahne povlak, svetlá vlny sú riadené okolo nanometrových korálkov, podobne ako zvukové vlny prechádzajú okolo zakrivenej steny, ako je kupola v katedrále svätého Pavla v Londýne. Na takých zakrivených konštrukciách, známych ako akustické štipľavé galérie, osoba stojaca blízko jednej časti steny ľahko počuje slabý zvuk pochádzajúci z akejkoľvek inej časti steny.
Šesťmesačné galérie boli vyvinuté asi pred desiatimi rokmi, no výskumníci len nedávno skúmali ich použitie v povlakoch so solárnymi článkami. V experimentálnej zostave navrhovanej tímom, vrátane Dongheon Ha NIST a NanoCenter na univerzite v Marylanskej oblasti, svetlo zachytené nanoresonátorovým povlakom nakoniec vyteká a je absorbované podkladovou solárnou článkou vyrobenou z arsenidu gallia.
Použitím laseru ako zdroja svetla na excitáciu jednotlivých nanorezonátorov v nátere, tím zistil, že potiahnuté solárne články absorbujú v priemere o 20 percent viac viditeľného svetla ako holé bunky. Merania tiež ukázali, že potiahnuté bunky produkovali o 20 percent viac prúdu.
Štúdia je prvou, ktorá demonštruje účinnosť povlakov pomocou presných meraní nanometrov, povedal Ha. "Hoci výpočty naznačovali, že povlaky by zlepšili solárne články, nedokázali sme to dokázať, kým sme nevyvinuli potrebné technológie na meranie nanometrov," poznamenal.
Táto práca bola opísaná v nedávnom čísle Nanotechnology od Ha, spolupracovníkom Yohan Yoon z NIST a NanoCenter v Marylande a fyzikom NIST Nikolajom Zhitenevom.
Tím tiež navrhol rýchlu a menej nákladnú metódu nanoresonátorového nanášania. Výskumníci predtým potiahli polovodičový materiál ponorením do vane nanorezonátorového roztoku. Metóda namáčania vyžaduje čas a pokrytie oboch strán polovodiča, hoci len jedna strana vyžaduje ošetrenie.
Pri metóde tímu sú kvapky nanoresonátorového roztoku umiestnené len na jednej strane solárneho článku. Dierovaná kovová tyč sa potom pretiahne cez bunku, rozprestiera sa roztok a vytvorí sa povlak vyrobený z úzko naplnených nanorezonátorov.
Je to prvýkrát, čo výskumníci uplatnili metódu tyčiniek, ktorá sa používa viac ako storočie na nanášanie materiálu v továrenskom prostredí, na solárnu bunku arsenidu gália.
"Je to lacný proces a je kompatibilný so sériovou výrobou," povedal Ha.
Dongheon Ha, Yohan Yoon and Nikolai B Zhitenev. Nanoscale imaging of photocurrent enhancement by resonator array photovoltaic coatings. Nanotechnology. Published 15 February 2018. DOI: 10.1088/1361-6528/aaab0c
Súvisiace odkazy
National Institute of Standards and Technology
solardayly/