Sonnenkollektoren bieten ein enormes Potenzial, um die Menschen von Kohlestrom fernzuhalten. Eine von Wissenschaftlern entwickelte Innovation, die mehr als die doppelte Lichtmenge herkömmlicher Solarmodule einfängt.
In einer neuen Studie fand ein Team von Wissenschaftlern aus dem Vereinigten Königreich, Portugal und Brasilien heraus, dass ein Oberflächenmuster aus Gitterlinien in ein Schachbrettmuster auf Photovoltaikmodulen eingraviert wird kann den von kristallinem Silizium (c-Si) erzeugten Strom um bis zu 125% erhöhen.
Unsere Untersuchungen zeigen, dass unsere Idee tatsächlich mit der verbesserten Absorption von anspruchsvolleren Designs konkurriert, während sie auch mehr Licht tief in der Ebene und weniger Licht in der Nähe der Oberflächenstruktur selbst absorbiert.
Christian Schuster, Universität von York.
Es ist ein großer Schritt vorwärts: Bisher haben ähnliche Versuche mit einfachen Gittertexturen nur marginale Gewinne bei der Absorption von Sonnenlicht erzielt.
Die Details der Handlung
Selbst sehr einfache Änderungen an der vorhandenen Photovoltaik-Panel-Technologie können unsere Fähigkeit, Energie aus der Sonne zu gewinnen, erheblich verbessern.
Was ist das Geheimnis der Textur, die auf den Photovoltaik-Modulen eingraviert ist?
Die Forscher berücksichtigten keine neuen Strukturdesigns, die auf natürlichen Texturen oder Berechnungsalgorithmen basieren. Stattdessen konzentrierten sie sich darauf, welche Modelle für nur zwei Dinge optimiert wurden: Diffusion e Beugung von Sonnenlicht.
Ihr Ziel war es, eine Solarzelle dazu zu bringen, mehr Energie zu absorbieren, indem sie mehr Sonnenlicht einfängt und so wenig wie möglich davon reflektiert.
Eine "fast" zufällige Struktur
Experimentelle Modelle legen nahe, dass Gitterlinien, die in einer einfachen, fast zufälligen, periodischen Struktur angeordnet sind, die Leistung dramatisch optimieren.
In einem Test simulierte das Team die Leistung eines Schachbrettmusters, das aus einer kristallinen Siliziumplatte mit einer Dicke von nur 1 Mikrometer (um ein Vielfaches dünner als der Seidenfaden einer Spinne) besteht, und verglich sie mit anderen Arten von Design von Photovoltaikmodulen. Unter den Optionen, eine einfache planare Zelle, vertikale Gitterlinien, Kreuzlinien und andere.
Die überzeugendste Handlung
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Schachbrett mit zufälligen Drehungen seiner sich wiederholenden Einheiten mehr Strom erzeugt als jede andere Textur und etwa 125% mehr erzeugt als ein herkömmliches PV-Modul ohne Gitterdesign.
Aufgrund seiner inhärenten Einfachheit ist das Schachbrettdesign im industriellen Maßstab möglicherweise einfacher herzustellen und auch robuster als andere komplexere Solarzellenmodelle.
Dieses Design bietet das Potenzial, Photovoltaikmodule weiter in dünnere und flexiblere Materialien zu integrieren. Es können mehr Möglichkeiten geschaffen werden, Sonnenenergie in mehr Produkten zu nutzen.
Dies ist kein Scherz: Die Kosteneffizienz der zur Herstellung von Solarzellen verwendeten Ressourcen könnte zehnmal höher sein.
Im Prinzip hätten wir 10-mal mehr Sonnenenergie bei gleicher Menge an absorbierendem Material. Photovoltaik-Module, die zehnmal dünner sind, könnten eine schnelle Expansion der Photovoltaik ermöglichen. Sie könnten vor allem die Solarstromproduktion steigern und unseren COXNUMX-Fußabdruck deutlich reduzieren.
