Questa immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) mostra una vista laterale di nanofili che sono stati rivestiti con un ossido trasparente e conduttivo. La luce del sole entra dall'alto, ecco perché il contatto superiore deve essere trasparente per la luce. Il substrato viene utilizzato per il contatto inferiore. Credito:Wallentin et al.
(Phys.org)—Robert F. Service ha pubblicato a Notizie e analisi pezzo sul diario Scienza descrivendo i progressi compiuti nel fotovoltaico a nanofili. Una di queste innovazioni è descritta in un altro articolo pubblicato sulla stessa rivista da un team che lavora sulla tecnologia dei nanofili di fosfato di indio. Nella loro carta, descrivono come nella creazione di cavi di dimensioni micrometriche sono riusciti a costruire una cella solare non a base di silicio che è in grado di convertire quasi il 14% della luce solare in entrata in corrente elettrica.
I ricercatori di tutto il mondo sono alla ricerca di un'alternativa più economica alle celle solari a base di silicio, alcuni dei quali si sono concentrati sull'uso del fosfato di indio perché è più efficiente nel trasformare la luce solare in elettricità - sfortunatamente, non è molto bravo ad assorbire la luce solare. In questa nuova ricerca, il team si è rivolto alla tecnologia dei nanofili per aiutarlo a fare un lavoro migliore.
Questo mostra una simulazione al computer dell'assorbimento in cinque nanofili. La luce del sole entra dall'alto. Le zone rosso scuro, vicino alla cima, hanno il più forte assorbimento, mentre le aree blu scuro hanno l'assorbimento più debole. La simulazione è stata eseguita in tre dimensioni, ma la figura mostra una sezione trasversale. Credito:Wallentin et al.
Questo mostra un'immagine al microscopio ottico di quattro celle solari a nanofili. Ogni cella è di una tonalità leggermente più chiara di viola, mentre le aree più scure in mezzo sono inattive. Le aree gialle sono cuscinetti in metallo dorato, che vengono utilizzati per collegare le celle solari a un carico esterno. Ogni cella contiene circa 4,5 milioni di nanofili. Credito:Wallentin et al.
L'idea è quella di creare una piccola foresta di fili in piedi in cima a una piattaforma, con ogni filo alto appena 1,5 micrometri e con un diametro di 180 nanometri. La parte inferiore di ciascun filo è drogata per causare una carica positiva in eccesso, la parte superiore è stata drogata per dargli una carica negativa in eccesso con la parte centrale che rimane neutra, il tutto in piedi su un letto di biossido di silicio. Il team ha creato una tale configurazione facendo cadere scaglie d'oro su un letto di silicio e aggiungendo fosfato di silicio per far crescere i fili che sono stati mantenuti puliti e dritti tramite incisione con acido cloridrico. Il risultato è una cella fotovoltaica in grado di convertire il 13,8 percento della luce solare in ingresso in elettricità assorbendo il 71 percento della luce al di sopra della banda proibita.
Questa è un'immagine SEM di nanofili di fosfuro di indio (InP) dopo la crescita, mostrato con un angolo di 30 gradi. I nanofili sono lunghi circa 1,5 micron e hanno un diametro di 0,18 micron, con un interasse di 0,47 micron (1 micron (µm) è uguale a 1/1000 di millimetro, questo è, un milionesimo di metro). Questo può essere paragonato alla luce del sole, che ha la maggior parte della sua energia in un intervallo di lunghezze d'onda da 0,5 a pochi micron. I nanofili coprono il 12% della superficie vista dall'alto, questo è, dal punto di vista del sole. Sopra il nanofilo c'è la particella d'oro che viene utilizzata come seme per la crescita dei cristalli. Credito:Wallentin et al.
Oltre ad essere efficienti quasi quanto le tradizionali celle solari a base di silicio, questo nuovo tipo di cella può anche essere piegato per consentire la sagomatura in pannelli flessibili che consentono più opzioni durante il montaggio. Consente inoltre una superficie complessiva più piccola. Il team suggerisce che le celle solari realizzate con questo approccio potrebbero essere utilizzate al meglio in sistemi concentrati che utilizzano lenti, anche se non è ancora chiaro se resisteranno al caldo intenso. C'è anche il problema di creare le celle su una scala abbastanza grande da poter essere vendute commercialmente a un costo ragionevole.
Questo mostra l'efficienza fotovoltaica di celle solari a nanocavo a banda singola InP quadrati millimetrici in funzione del tempo misurato nell'ambito del progetto AMON-RA finanziato dal 7° PQ. Circa quattro milioni di InP NW contribuiscono al segnale. La linea è una linea guida per l'occhio. Questa figura offre una panoramica dello sviluppo di NWPV all'interno di AMON-RA. Un confronto con lo sviluppo dell'efficienza record di altri tipi di celle solari può essere effettuato utilizzando questo grafico di NREL:nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Credito:Wallentin et al.
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