Silicium nanodeeltjes voor duurzamere zonnecel
Reflectie is een natuurlijk verschijnsel dat zich voordoetwanneer licht invalt op het grensvlak tussen twee materialen. Zoweerspiegelt de zon in een glazen raam omdat zo’n vijf tot tienprocent van het licht aan het grensvlak tussen glas en lucht wordtteruggekaatst.
Een silicium plak reflecteert zelfs veertig procent van hetlicht. Voor zonnecellen is dat een probleem, want al dat licht kanniet omgezet worden in elektriciteit. Een ideale zonnecelreflecteert niets en is helemaal zwart. Dat de meeste zonnepaneleneen blauwe kleur hebben betekent dus dat ze niet optimaalfunctioneren.
Verstrooid licht weerkaatst amper
Er is nu een oplossing voor dit probleem, die op het eerstegezicht heel tegennatuurlijk lijkt. De onderzoekers ontdekten datals ze de zonnecel bedekken met verstrooiende nanodeeltjes, desilicium plak helemaal zwart wordt. De verrassing is dat hetverstrooide licht voor 99 procent de silicium plak in verdwijnt.Slechts één procent van het licht kaatst terug.
Het effect is zo sterk omdat de onderzoekers de afmetingen vande nanodeetjes zo kozen dat er één of meerdere golflengtes van hetlicht in pasten. De deeltjes zijn minieme trilholtes die licht heelefficiënt opvangen en vervolgens de silicium plak in geleiden. Hetlicht wordt dus eerst opgesloten in de nanotrilholtes, draaitdaarin een paar rondjes, en verdwijnt vervolgens het silicium in.Door de vorm van de trilholtes zo te kiezen werkt dit principetegelijkertijd voor alle kleuren van het licht, voor het helespectrum van infrarood tot violet.
Nanodeeltjes stempelen
De ontdekking werd mogelijk gemaakt dankzij een nieuwe techniekdie de onderzoekers ontwikkelden waarmee ze op een groot oppervlakheel nauwkeurig nanodeeltjes konden ‘stempelen’. Normaal gebeurt defabricage van dit soort kleine structuren in een dure cleanroom,maar met een nieuw ontwikkelde stempeltechniek, waarbij een rubberstempel met het gewenste patroon over de silicium plak wordtgerold, is het mogelijk dit nu op een goedkope manier over een heelgroot oppervlak te doen.
Prof.dr. Albert Polman, de leider van het onderzoeksteam: “Dezenieuwe methode maakt het mogelijk om perfect absorberendezonnecellen te maken. En het werkt niet alleen voor silicium, maarvoor alle sterk reflecterende materialen. De stempeltechniek kaneenvoudig als een roll-to-roll proces in een standaardproductieproces worden ingepast.”
“Wat ik vooral interessant vind is de totale verrassing; wie hadnou gedacht dat je juist door licht te verstrooien het goed kuntcontroleren. Verstrooien brengen we meestal in verband met wanorde,maar nu leidt het juist tot uitzonderlijke controle over licht.” De FOM-onderzoekers publiceren hun werk op 21 februari in hettijdschrift Nature Communications.
