Anonim

Øyne inspirerer mer effektiv solcellearkitektur

Miljø

Richard Moss

1. mars 2015

2 bilder

Små silikonkegler inspirert av øyets fovea centralis kunne låse opp store gevinster i solcelleffektivitet (Bilde: S. Schmitt / MPL)

Solceller har ved første øyekast ikke noe forhold til en liten struktur i øyet som gjør vår sentrale visjon skarp, men den lille strukturen - kalt fovea centralis - kan være nøkkelen til et enormt løft i solcelleffektiviteten. Et team av forskere ved Helmholtz-Zentrum Berlin og Max Planck Institute for Light of Science tok de underliggende mekanismene som styrer fovea og tilpasset dem til silisium som overflate for å samle lys i solceller.

Fovea centralis - såkalte fordi det er en grop i midten av makina av netthinnen - inneholder en rekke tett pakket traktlignende inverterte kjegler som kobles direkte til nerveceller og gir den visuelle detaljene som gjør at vi kan lese eller se på TV.

Forskerne bemerket hvordan kjeglene fanger store mengder lys i velopplyste miljøer og tenkte å prøve samme tilnærming til å samle og lede lys til fotovoltaik. Eksperimentet virket: deres silikonversjon av fovea økte lysabsorpsjonen med rundt 65 prosent i en tynnfilm solcelle, sammenlignet med en vanlig silikonfilm. Effektiviseringseffektivitetene for kraften opplevde en tilsvarende forbedring, med 60 prosent høyere enn i optimaliserte nanowire arrayer med samme tykkelse.

Lyskoncentrasjonen stiger i traktene som formen smalker (Bilde: G. Shalev, S. Schmitt / MPL)

Omfanget av denne boosten kom som en overraskelse for teamet, som fastslår at den nye metoden også er overlegen til den fremvoksende teknikken for å distribuere et teppe av nanotråder fordi nanotråene mister effektivitet ettersom de kommer nærmere sammen mens trakets absorpsjon forbedres når pakket tett.

Enda bedre, trenderne krever ingen spesiell konstruksjon for å produsere. Forskerne utviklet sine mikronstørrelsestabler ved hjelp av konvensjonelle halvlederprosesser, pakker dem skulder-til-skulder i et silisiumsubstrat - hver rundt 800 nanometer bredt på toppen og 100 nanometer bredt på bunnen.

Lederforsker Silke Christiansen sier at teamet hennes arbeider for å forbedre tynnfilm solceller og spesielt for å finne en måte å skalere deres design økonomisk på for å arbeide med solceller i store områder. Medarbeider Sebastian Schmitt ønsker også å tilpasse traktdesignet til bruk i lysdioder og sensorkomponenter. De tidlige pilotstudiene som Christiansen sier gir gode resultater.

Et papir som beskriver forskningen ble publisert i tidsskriftet Nature Scientific Reports .

Kilde: Helmholtz Zentrum Berlin

Små silikonkegler inspirert av øyets fovea centralis kunne låse opp store gevinster i solcelleffektivitet (Bilde: S. Schmitt / MPL)

Lyskoncentrasjonen stiger i traktene som formen smalker (Bilde: G. Shalev, S. Schmitt / MPL)

Anbefalt Redaksjonens