Tunnare solceller av kisel ett resultat av lyckat samarbete

Solceller tillverkade av monokristallint kisel, där alla atomer är perfekt ordnade i materialet, är den överlägset vanligaste typen av solceller. De brukar användas på tak och i energiskördande solcellsfält.

Den typiska effektiviteten hos sådana celler ligger på strax över 20 procent, och för att uppnå detta används omkring 200 mikromillimeter kisel som fångar upp solljuset och omvandlar det till elektricitet.

Det investeras stora forskningsresurser i att göra cellerna effektivare och även tunnare, eftersom det bland annat skulle minska de råmaterialmängder som krävs. Men tunnare celler absorberar betydligt mindre ljus och är därmed inte lika effektiva.

Lyckades göra rekordeffektiva tunna solceller
Genom att strukturera en redan mycket tunn (en mikromillimeter) kristallin kiselfilm, med särskilda mönster som effektivt fångar upp solljuset, har nu forskare lyckats tillverka kristallina kiselsolceller med en effektiv tjocklek på 860 nanometer (mer än 20 gånger tunnare än de som används i konventionella moduler) och med en toppeffektivitet på 9,6 procent.

– Vårt mål var att förena den ytterst effektiva och väl undersökta monokristallina kiselfotovoltaiken med den avancerade nanofotoniken för att fånga upp ljuset på ett effektivare sätt. Detta var endast möjligt genom att sammanföra forskare från olika områden, som fotovoltaik, fotonik, nanostrukturering och elektromagnetisk teori. Vi lyckades till slut utveckla en ny generation ultratunna solceller med såväl hög effektivitet som mycket hög elektrisk prestanda, säger Alexander Dmitriev, professor i fysik vid Göteborgs universitet.

De nya rönen har nu presenterats i den vetenskapliga tidskriften Nano Futures. Forskarna hoppas att deras upptäckt ska kunna öppna dörren för nya användningsområden för kristallina kiselceller baserat på flexibilitet och halvgenomskinlighet, något som inte är möjligt idag.

– De kristallina kiselcellerna skulle kunna användas som fönster och takfönster i byggnader, där de ger ökad inbyggnadsfrihet och eventuellt även en lättare och tunnare moduldesign, säger Alexander Dmitriev.

Källa: Göteborgs universitet