Desain struktur nanometrik yang meningkatkan efisiensi sel surya
Energy

Desain struktur nanometrik yang meningkatkan efisiensi sel surya


Pola yang diusulkan oleh para peneliti didasarkan pada bola seng oksida dengan radius 210 nanometer yang diendapkan melalui persilangan pada sel surya silikon lapisan tipis. Kredit: UC3M.

Para peneliti di Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) telah mengembangkan struktur nanometrik baru yang dapat menutupi permukaan beberapa panel surya silikon dan meningkatkan kinerjanya hingga 40%. Desain ini dapat diterapkan pada instalasi surya di masa depan untuk mencapai efisiensi energi yang lebih baik.

Desain baru ini didasarkan pada “permukaan metas”, dengan kata lain, permukaan yang terdiri dari struktur kecil yang diulang dalam pola. Selain itu, struktur dan polanya lebih kecil dari panjang gelombang cahaya. Ini berarti bahwa mereka harus berukuran nanometrik (sepersejuta milimeter), jelas para peneliti dari UC3M’s Displays and Photonic Applications Group (GDAF, dalam akronim Spanyolnya). Ini adalah permukaan yang terdiri dari struktur kecil yang diulang dalam suatu pola. Selain itu, struktur dan polanya lebih kecil dari panjang gelombang cahaya.

Desain yang mereka sarankan adalah untuk membuat tanda silang pada sel surya silikon lapis tipis amorf terhidrogenasi, khususnya, pada lapisan konduktif transparan tempat cahaya masuk. Kemudian, nanosfer bahan dielektrik mengisi persilangan ini. Dengan demikian, cahaya yang mencapai sel secara efektif diarahkan ke area aktifnya, tempat di mana ia diubah menjadi arus listrik oleh efek fotolistrik. Dengan menggunakan teknik ini, lebih banyak cahaya dapat ditangkap di sel surya, menghasilkan hingga 40% lebih banyak arus yang dihasilkan, menurut perhitungan mereka, yang telah diterbitkan dalam sebuah makalah di Energi matahari jurnal.

Dalam pekerjaan ini, para peneliti telah dapat menentukan bahan yang tepat untuk nanosfer, seperti seng oksida, serta ukuran yang tepat sehingga memungkinkan untuk memproduksinya saat ini: radius 210 nanometer (ketebalan rambut manusia berkisar dari 60.000 hingga 80.000 nanometer).

Kredit: UC3M

“Kunci untuk mencapai hal ini secara efektif dalam” warna “tertentu adalah memilih ukuran dan bahan yang tepat,” jelas salah satu penulis studi tersebut, Ricardo Vergaz, dosen di Departemen Teknologi Elektronik UC3M. “Kami telah mengevaluasi ribuan kemungkinan ukuran dan indeks bias, properti optik terpenting dari material bola,” tambahnya.

Strateginya: menggabungkan efek difraksi dan resonansi

Menanamkan bola ke dalam persilangan, dan oleh karena itu, membawa mereka sedikit lebih dekat ke lapisan aktif di bawah, meningkatkan efeknya secara signifikan, para peneliti menyoroti dalam penelitian tersebut. Selain itu, mereka menemukan bahwa kombinasi dari efek persilangan dan bola inilah yang menyebabkan peningkatan ini. Jika persilangan dipisahkan, atau bulatannya dikurangi, efeknya menurun secara dramatis.

“Kami telah mencoba untuk meningkatkan difraksi yang dihasilkan oleh persilangan oleh efek resonansi dari bola itu sendiri,” catat penulis studi lainnya, Braulio García-Camara, seorang peneliti di GDAF. “Kontras antara indeks refraksi nanosfer dan yang ada di lapisan bawah memungkinkan kami untuk mengeksploitasi efek yang kami cari. Setelah desain ini dapat diimplementasikan ke dalam manufaktur, peningkatan performa yang signifikan akan dicapai dalam sel surya yang dipasang di masa mendatang. ladang surya, “dia menyimpulkan.

Keuntungan lain dari desain ini adalah bahwa efek yang dihasilkan memungkinkan ketebalan lapisan aktif dikurangi untuk menghasilkan arus secara efisien, menghemat material selama proses pembuatan. “Dengan mengurangi ini, ekstraksi elektron yang dihasilkan oleh cahaya juga lebih efektif, karena mereka memiliki lebih sedikit jalur untuk melintas di mana mereka dapat diserap kembali,” mereka menyoroti. Selain itu, penyerapan yang terjadi pada lapisan yang mengelilingi lapisan aktif memiliki efek pemanasan, yang memungkinkan cacatnya berkurang dalam jangka panjang.


Studi baru mengungkapkan rahasia sukses matahari


Informasi lebih lanjut:
Mahmoud H. Elshorbagy dkk. Meningkatkan penyerapan sel surya aSi-H yang sangat tipis melalui permukaan metasurface nanopartikel, Energi matahari (2020). DOI: 10.1016 / j.solener.2020.03.075

Disediakan oleh Carlos III University of Madrid

Kutipan: Desain struktur nanometrik yang meningkatkan efisiensi sel surya (2021, 8 Februari) diambil 8 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-nanometric-solar-cell-efficiency.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK