Íránští vědci předvedli vícevrstvý solární článek s nanočásticemi křemíku (SNP) založený na nanočásticích, které se hustě naskládají uvnitř dielektrického média. Zvažovali různé struktury a konfigurace SNP, aby přizpůsobili tyto částice jako ap–n junction cell.
Vědci v Íránu navrhli použití vícevrstvých nanočástic oxidu křemičitého (SiO2) jako p – n přechodů v ultratenkých solárních článcích ke zvýšení jejich fotoproudu.
,,Ukazujeme, jak tato přirozeně texturovaná architektura funguje jako pohlcovač světla a zároveň má potenciál oddělovat a přepravovat fotogenerované nosiče,“ řekli. ,,Předpokládáme také kovový kontakt (stříbrný) dole a antireflexní povlak (ARC) nad absorbéry, abychom dále připomínali skutečný článek.“
Předpokládali, že nanočástice byly sférické s vybraným poloměrem 300 nanometrů a indexem lomu 1,8, což je v souladu s hodnotami poskytovanými materiály jako PEDOT:PSS a spiro-OMeTAD. Porovnali absorpční spektra vícevrstvého absorbéru SNP se dvěma a pěti vrstvami křemíkových nanokuliček se spektrem ploché vrstvy. A zjistili, že tyto struktury na bázi částic poskytují zlepšenou absorpci při delších vlnových délkách.
,,Zvýšení počtu vrstev SNP snižuje výhodu struktury SNP ve srovnání s rovinnou,“ řekli. ,,To znamená, že buňka SNP je opticky výhodnější pouze tehdy, když je použito několik vrstev.“
Výzkumná skupina také zjistila, že hustá distribuce SNP je výhodnější než řídká pro aplikace solárních článků.
Ultratenký solární článek
,,Je to proto, že se předpokládá, že SNP jsou hlavním absorbérem v buňce.“ Jakákoli vzdálenost mezi nimi tedy snižuje absorpci dopadajících fotonů,“ uvedla skupina.
Zvažovali různé struktury a konfigurace SNP, aby přizpůsobili tyto částice jako ap–n junction cell. Řekli, že tento druh článku by mohl dosáhnout teoretické účinnosti kolem 11%.
,,Navíc jsme ukázali, že zahrnutím nanočástic oxidu křemičitého správné velikosti na buněčnou strukturu lze zvýšit fotoproud až o 10 %,“ uvedli.
Popsali nový koncept článků v „Návrh a analýza vícevrstvých křemíkových nanočásticových solárních článků“, která byla nedávno publikována ve vědeckých zprávách.
,,Konfigurace buněk představené v této studii poskytují zlepšenou optickou absorpci v přirozeně texturované struktuře,“ řekli. „Zajímavé je, že k těmto vlastnostem dochází dokonce i u konfigurací s náhodným rozložením nanočástic; tento problém vede ke zjednodušenému způsobu výroby těchto ultratenkých článků.“
Další nedávná studie na Penn State University ukazuje, že nanočástice zvyšují účinnost solárních článků. Ale ne z důvodu, který výzkumníci očekávali.
,,Tento výzkum však ukazuje, že nezáleží na tom, zda vložíte nanočástice se zvýšenou konverzí nebo jakékoli jiné nanočástice. Ukáží zvýšenou účinnost díky lepšímu rozptylu světla,“ vysvětlili.
Řekli, že pouhou změnou tvaru, velikosti a distribuce nanočástic v solárních článcích lze dosáhnout vyšší účinnosti.
,,Takže nějaký optimální tvar, distribuce nebo velikost může ve skutečnosti vést k ještě většímu okouzlení fotoproudem,“ řekl tým Penn State. ,,To by mohl být budoucí směr výzkumu založený na myšlenkách z tohoto výzkumu.“
Zdroj: pv-magazine, Vapol
