Nanodrähte können die Effizienz von Solarmodulen und niedrigere Preise steigern

Nanodrähte können die Effizienz von Solarmodulen und niedrigere Preise steigern

Im Allgemeinen werden Solarmodule aus Silizium hergestellt, und es wird viel Silizium in ihnen verwendet. Die steigende Nachfrage nach Silizium führte zu einem Preisanstieg. Die neuen Silizium-Nanodraht-Solarzellen bestehen aus Anordnungen von radialen pn-Übergangs-Nanodrähten, wobei die dunklere äußere Schale aus n-Typ-Silizium besteht, zu dem der Elektronenakzeptor-Phosphor hinzugefügt wurde, und dem leichteren inneren Kern aus p-Typ-Silizium der Elektronendonor Bor wurde hinzugefügt. Jeder einzelne Nanodraht in der Anordnung hat einen p-n-Übergang und fungiert als winzige photovoltaische Zelle.

Da sie das Licht nicht wie die Standard-Solarzellen reflektieren, haben sie eine viel größere Effizienz, weil die Absorptionsrate sehr hoch ist. Die Wellenlänge des Lichts ist größer als der Durchmesser des Nanodrahts, so dass die Nanodrahtstruktur dieses Licht nicht reflektiert, aber absorbiert. Dies beseitigt die Notwendigkeit teurer antireflexiver Beschichtungen durch die intrinsische Natur der Zelle.

Silizium-Solarzellen, die auf Nanodrähten basieren, haben viel kürzere p-n-Übergänge als Dünnschichtsolarzellen. In der Nanodraht-Struktur wandern photoangeregte Elektronen und Löcher (Ladungsträger) sehr kurz, bevor sie von den Elektroden gesammelt werden. Dies führt zu einer höheren Ladungsträgereffizienz in der Kern-Schale-Nanodrahtstruktur, und dieser Vorteil führt zu einer höheren Toleranz gegenüber Materialdefekten.

Gang Chen von der Universität Cambridge hat diesbezüglich geforscht. Die Effizienz des Photoneneinfangs in den Nanodrahtstrukturen, ein weiterer sehr wichtiger Faktor, wurde jedoch noch nicht bestimmt. Die Natur dieses Nano-Materials ermöglicht die Verwendung von Silizium niedrigerer Qualität, was den Preis der endgültigen Zelle signifikant senkt.

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