Forscher sagen, dass der Durchbruch zur Herstellung dünnerer, leichterer und flexiblerer Solarmodule führen könnte, mit denen mehr Haushalte mit Strom versorgt und in einer breiteren Produktpalette eingesetzt werden könnten.
Die Studie --Unter der Leitung von Forschern der University of York und in Zusammenarbeit mit der NOVA University of Lisbon (CENIMAT-i3N) wurde untersucht, wie sich unterschiedliche Oberflächendesigns auf die Absorption von Sonnenlicht in Solarzellen auswirken, die zusammen Sonnenkollektoren bilden.
Wissenschaftler fanden heraus, dass das Schachbrettmuster die Beugung verbesserte, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass Licht absorbiert wird, das dann zur Stromerzeugung verwendet wird.
Der Sektor der erneuerbaren Energien ist ständig auf der Suche nach neuen Möglichkeiten, die Lichtabsorption von Solarzellen in leichten Materialien zu steigern, die in Produkten von Dachziegeln über Bootssegel bis hin zu Campingausrüstung verwendet werden können.
Silizium in Solarqualität, das zur Herstellung von Solarzellen verwendet wird, ist in der Herstellung sehr energieintensiv. Die Herstellung schlankerer Zellen und eine Änderung des Oberflächendesigns würden sie daher billiger und umweltfreundlicher machen.
Dr. Christian Schuster vom Fachbereich Physik sagte: „Wir haben einen einfachen Trick gefunden, um die Absorption schlanker Solarzellen zu steigern. Unsere Untersuchungen zeigen, dass unsere Idee tatsächlich mit der Absorptionsverbesserung anspruchsvollerer Designs mithalten kann – und gleichzeitig mehr Licht tief im Inneren absorbiert.“ Ebene und weniger Licht in der Nähe der Oberflächenstruktur selbst.
„Unsere Designregel erfüllt alle relevanten Aspekte des Lichteinfangs für Solarzellen und ebnet den Weg für einfache, praktische und dennoch herausragende diffraktive Strukturen mit potenziellen Auswirkungen über photonische Anwendungen hinaus.“
„Dieses Design bietet das Potenzial, Solarzellen weiter in dünnere, flexible Materialien zu integrieren und so mehr Möglichkeiten zu schaffen, Solarenergie in mehr Produkten zu nutzen.“
Die Studie legt nahe, dass das Designprinzip nicht nur Auswirkungen auf den Solarzellen- oder LED-Bereich haben könnte, sondern auch auf Anwendungen wie akustische Lärmschutzwände, Windschutzplatten, rutschfeste Oberflächen, Biosensoranwendungen und Atomkühlung.
Dr. Schuster fügte hinzu:„Im Prinzip würden wir mit der gleichen Menge an Absorbermaterial zehnmal mehr Solarstrom einsetzen: Zehnmal dünnere Solarzellen könnten einen schnellen Ausbau der Photovoltaik ermöglichen, die Solarstromproduktion steigern und unseren CO2-Fußabdruck deutlich reduzieren.“
„Da die Raffinierung des Siliziumrohstoffs tatsächlich ein so energieintensiver Prozess ist, würden zehnmal dünnere Siliziumzellen nicht nur den Bedarf an Raffinerien reduzieren, sondern auch weniger kosten und so unseren Übergang zu einer umweltfreundlicheren Wirtschaft erleichtern.“
Daten des Ministeriums für Unternehmens-, Energie- und Industriestrategie zeigen, dass erneuerbare Energien – einschließlich Solarenergie – in den ersten drei Monaten des Jahres 2020 47 % der britischen Stromerzeugung ausmachten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. April 2023