Püüe efektiivsust suurendada tõi uue nanosöövitusprotseduuri

Šveitsi Föderaalse Tehnoloogiainstituudi teadlaste peamine moto on järgnev: ,,Teeme vähesega rohkem.” Nende eesmärgiks on toota päikeseelemente, mis oleksid tavapärastest fotoelementidest tuhat korda õhemad. Elementide energiamuundamise efektiivsuse tõstmiseks töötasid nad välja uue nanosöövitustehnika.

Kuigi räni on üks kõige suuremas koguses leitav element, on liivast räni saamiseks vajatav energiahulk tohutu. Just seetõttu ning ka selleks, et tootmiskulusid vähendada, on professor Christophe Ballif ja kolleegid juba mitmeid aastaid töötanud tavalistest elementidest tuhat korda õhemate ränipõhiste õhukese kile fotoelementide kallal, kirjutab Physorg.com.

Kogu asjas on vaid üks konks: mida õhem on päikeseelement, seda vähem valguskiiri see neelab ning seda vähem toodetakse ka elektrit. Seetõttu proovivad teadlased valgust ränikihtidesse vangistada, et selle neeldumist suurendada. Traditsiooniliselt kasutatakse selleks õhukesi tsinkoksiidi kihte – tsinkoksiid pole mürgine, see kasvab väikeste püramiidikujuliste kristallidena ning seda on looduses rohkesti. Need kristallid hajutavad valguse efektiivselt kihi all asuvasse ränisse. Just nende tsinkoksiidi kihtide abil saavutati fotoelementide efektiivsuses ka uus maailmarekord.

Kuid teadlased proovivad seda rekordit ületada. ,,Nende kristallide loomulikku püramiidi kuju on raske modifitseerida, et isegi paremat hajumist saada,” selgitas Corsin Battaglia, “mistõttu me otsustasime lasta kristallidel kasvada erinevas keskkonnas – sobiva kujuga ümberpööratud vormis.” See idee on ühtlasi nii geniaalne kui ka lihtne. Kui õhuke tsinkoksiidi kiht on vormi sadestatud, siis peab selle lihtsalt vormist eemaldama – sarnaselt koogi eemaldamisele koogivormist – et saada soovitud struktuuriga kile.

See protseduur, mida kirjeldatakse täpsemalt teadusajakirja Nature Photonics septembrinumbris, mitte ainult ei suurenda vangistatava valguse hulka, suurendades seega energiamuundamise efektiivsust, vaid see võib tulevikus vähendada ka fotoelementide tootmiskulusid – seda seetõttu, et see on masstootmise jaoks kergesti kohandatav.

Allikas

Teadusartikkel: “Nanomoulding of transparent zinc oxide electrodes for efficient light trapping in solar cells”