211service.com
Zwarte silicium zonnecellen om meer licht op te vangen
In de zoektocht om meer stroom uit zonnecellen te halen, hebben veel wetenschappers hun oog laten vallen op infrarood licht.
Het stralen van een speciaal afgestemde laser in de aanwezigheid van zwavelgas verandert de textuur van zonnecellen om infrarood licht te absorberen. Krediet: Fraunhofer
Ongeveer een kwart van de energie in zonlicht gaat in wezen verloren aan zonnecellen omdat ze het licht in het infraroodspectrum niet kunnen omzetten in elektriciteit. Dat heeft geleid tot een actief onderzoeksveld in zogenaamd zwart silicium, waarbij het oppervlak van siliciumzonnecellen is aangepast om infrarood licht te absorberen in plaats van te reflecteren.
Het Duitse onderzoeksinstituut Fraunhofer zegt een manier te hebben ontwikkeld om de efficiëntie van zwart silicium te verdubbelen. Indien opgenomen in bestaande fotovoltaïsche productie, zou de techniek de efficiëntie van siliciumcellen, die gemiddeld ongeveer 17 procent bedraagt, met 1 procent kunnen verbeteren. Afhankelijk van de kosten die de technologie zou toevoegen, zou dat kunnen helpen de kosten van zonne-energie te verlagen.
Zwart silicium wordt gemaakt door zonnecellen te raken met lasers in de aanwezigheid van zwavelgas om de textuur van de cellen te veranderen. Dit structureert het oppervlak en integreert zwavelatomen in het siliciumrooster, waardoor het behandelde materiaal zwart lijkt, legt Stefan Kontermann, hoofd van de onderzoeksgroep Nanomaterials for Energy Conversion van het Fraunhofer Institute, uit in een stelling .
Fraunhofer-onderzoekers verbeterden de efficiëntie van zwart silicium door de laserpuls te regelen die de zwavelatomen in de siliciumcel drijft. Het veranderen van de positie van de zwavel vermindert de hoeveelheid infraroodenergie die nodig is om elektronen te exciteren zodat ze worden omgezet in elektriciteit. Het creëert effectief een gemiddeld energieniveau waarbij meer infrarood licht elektriciteit kan produceren. We hebben de laserpulsen gebruikt om de ingebedde zwavel te veranderen om het aantal elektronen dat omhoog kan klimmen te maximaliseren en het aantal dat weer naar beneden kan gaan tot een minimum te beperken, zegt Kontermann.
Onderzoekers hebben een prototype-apparaat gemaakt en hopen een algoritme te ontwikkelen om het beste te bepalen hoe laserpulsen moeten worden aangepast om het energieniveau van de zwavel te veranderen. Fraunhofer zei dat het van plan is een spin-offbedrijf op te richten om het onderzoek te commercialiseren, zodat fabrikanten tandemzonnecellen kunnen maken met normaal en zwart silicium.
Het National Renewable Energy Laboratory in Colorado heeft een chemische behandeling ontwikkeld om de prestaties van zwart silicium te verbeteren, waarvoor een licentie is verleend door: Natcore-technologie (zie Zwart silicium maakt zonnecellen goedkoper).