Stanfordskí vedci vyvíjajú neviditeľné prepojenia pre solárne články

Tamojší vedci objavili, ako urobiť elektrické vedenie vo vrchnej časti solárnych článkov takmer neviditeľným, čím sa minimalizujú prekážky pre dopadajúce svetlo. Nový dizajn, ktorý umožňuje za pomoci veľmi malých silikónových častíc (nanopiliere, detail na obrázku) skryť prepojenia, by mohol výrazne zvýšiť efektivitu solárnych článkov.

Solárny článok je v podstate polovodič, ktorý premieňa slnečné žiarenie na elektrickú energiu, pričom je vložený medzi kovové kontakty, ktoré prenášajú elektrický prúd.

Avšak, tento celosvetovo rozšírený typ konštrukcie má svoj nedostatok. Ten spočíva v tom, že na vrchnej časti článku sa nevyhnutne nachádza aj lesklý kovový prúžok, ktorý odráža slnečné svetlo na ceste k polovodičom, čo čiastočne znižuje účinnosť solárneho článku.

Stanfordskí vedci však objavili, ako skryť onen vrchný reflexný kontaktný kovový prúžok a ako dostať svetlo priamo na nižšie uložené polovodiče.

„Použijúc nanotechnológie, vyvinuli sme nový spôsob, ako vrchný kovový kontakt urobiť takmer neviditeľným pre dopadajúce svetlo," povedal hlavný autor štúdie Vijay Narasimhan, ktorý riadil prácu vedeckého tímu ako postgraduálny študent na Stanforde.

„Naša nová technika môže výrazne zvýšiť účinnosť, a tým znížiť náklady solárnych článkov."

Vo väčšine solárnych článkov vrchná kontaktná časť pozostáva z kovovej drôtenej mriežky, ktorá prenáša elektrickú energiu do alebo zo zariadenia. Ale tieto prepájajúce drôty môžu tiež pôsobiť ako zrkadlo a zabrániť tak slnečnému svetlu dosiahnuť polovodič, ktorý je zvyčajne vyrobený z kremíka.

„Čím viac kovu je na povrchu, tým viac svetla sa ním zablokuje," povedal spoluautor štúdie Yi Cui, profesor zaoberajúci sa materiálmi a inžinierstvom. „To svetlo, ktoré sa takto stratí, nemôže byť prevedené na elektrinu."

Kovové kontakty sú dôsledkom kompromisu medzi nevyhnutnosťou zabezpečenia elektrickej vodivosti a istej nutnej straty optickej transparentnosti. Nanoštruktúry, ktoré na Stanford University vyvíjajú, by však tento kompromis odstránili.

Vedci umiestnili iba 16-nanometrov tenký film pozláteného vodivého kovu na rovný substrát z kremíka. Zlatý film bol pretkaný radom veľmi malých (nano) otvorov, avšak voľným okom vyzeral povrchovo lesklý a súvislý ako zrkadlo.

Optická analýza ukázala, že perforovaná zlatá fólia odrážala 50 percent dopadajúceho svetla. Vedci preto uvažovali, ako skryť reflexný zlatý film tak, aby sa viac svetla dostalo až k polovodičom pod ním.

Riešenie sa našlo v tom, že sa vytvorili veľmi malé piliere z kremíka, ktoré trčia nad onen zlatý perforovaný film, a presmerúvajú slnečné svetlo ešte skôr, než by dopadlo na kovový reflexný povrch.

„Kremík a perforovanú zlatú fóliu sme spolu ponorili do roztoku kyseliny fluorovodíkovej a peroxidu vodíka," povedal postgraduálny študent a spoluautor štúdie Thomas Hymel. „Perforovaný zlatý film sa okamžite začal potápať do kremíkového substrátu a silikónové nanopiliere si našli otvory vo filme."

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.