Piccoli fiocchi di grafene potrebbero espandere la regione spettrale utilizzabile della luce nelle celle solari al silicio per aumentarne l'efficienza, nuova ricerca della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arabia Saudita, Spettacoli.
I materiali delle celle solari sono diventati significativamente più economici da produrre negli ultimi anni, sono necessari ulteriori risparmi sui costi per rendere le tecnologie solari interessanti dal punto di vista commerciale. La prevalenza del silicio nelle celle solari le rende un buon obiettivo per il miglioramento dell'efficienza.
"Migliorando l'efficienza delle celle solari al silicio, possiamo fornire un modo più conveniente per la produzione di energia, " ha detto Jr-Hau He, KAUST professore associato di ingegneria elettrica, che ha anche guidato il gruppo di ricerca.
I punti quantici di grafene sono piccoli fiocchi di grafene utili per la loro interazione con la luce. Una di queste interazioni è la downconversion ottica, che è un processo che trasforma la luce di alte energie in energia inferiore (ad esempio, dall'ultravioletto al visibile).
La downconversion può essere utilizzata per potenziare le celle solari. Il silicio assorbe la luce in modo molto efficiente nella parte visibile dello spettro, e quindi appare nero. Però, la forza di assorbimento del silicio per la luce ultravioletta è molto più piccola, il che significa che meno di questa luce viene assorbita, riducendo l'efficienza delle celle solari in quella parte dello spettro. Un modo per aggirare questo problema è la conversione della luce ultravioletta in energie in cui il silicio è un assorbitore più efficiente.
I punti quantici di grafene sono candidati ideali per questo scopo. Sono facili da fabbricare utilizzando materiali prontamente disponibili come lo zucchero e quindi riscaldandoli con radiazioni a microonde. Mentre i punti sono quasi trasparenti alla luce visibile, che è importante per far passare quella luce attraverso la cella solare, sono efficienti nel convertire la luce UV in energie inferiori.
I ricercatori hanno integrato i punti quantici su un dispositivo a celle solari al silicio. L'efficienza delle celle solari è aumentata rispetto ai campioni di controllo. È promettente che una tecnologia matura mostri un netto miglioramento dell'efficienza, perché può essere prodotto utilizzando un semplice processo di fabbricazione.
Le celle solari campione di prova misurate finora non sono state ancora ottimizzate per essere più vicine alle prestazioni da record viste nel silicio. I ricercatori hanno quindi in programma di combinare alcune altre tecnologie di miglioramento precedentemente ottenute in dispositivi simili, Ha notato.
"Siamo stati utilizzati con successo trattamenti di ingegneria delle superfici, compresa la fabbricazione di nanostrutture e strati di passivazione, per migliorare la raccolta della luce e le proprietà elettriche delle celle solari. Integrando tutte queste tecniche insieme, speriamo che nei prossimi anni si possa battere il record del mondo a KAUST, " Egli ha detto.
