Aanleiding: kleine zonnecellen
Omdat zuivere halfgeleiders zeer duur zijn, wordt er voortdurend geprobeerd de benodige hoeveelheid ervan in zonnecellen te verkleinen. De volgende stap op deze route zijn de zonnecellen met structuren op nanometerschaal. Deze structuren moeten er voor zorgen dat zo veel mogelijk van het invallende licht bij het halfgeleidermateriaal terecht komt, waar relatief weinig van aanwezig is. De doelstelling is het verbeteren van de verhouding tussen rendement en kostprijs van de cel.
Project: nano-concentrator zonnecellen
Het elektriciteit genererende deel van de zonnecel bestaat in deze nieuwe generatie cellen uit nanostaafjes: dunne schijfjes materiaal op elkaar, als een stapeltje damstenen. Het is nu de kunst om per vierkante µm zo weinig mogelijk staafjes te plaatsen, omdat alleen deze de dure kristallijne halfgeleider moeten bevatten. De rest van de oppervlakte is beschikbaar voor de concentrerende structuren, die het licht op de nanostaafjes moeten focusseren, en wel op de juiste hoogte (naar de juiste damsteen).
In dit project is onderzoek gedaan naar een bepaald type nanoconcentrator, namelijk nanodeeltjes zilver, die allemaal op één specifieke hoogte in het materiaal liggen. Deze kunnen de lichtintensiteit in een nanostaaf-zonnecel met een factor 100 verhogen door gebruik te maken van de plasmaoscillatie in een nanodeeltje metaal, een pas recent bekend verschijnsel. Het is zelfs mogelijk meerdere laagjes op verschillende hoogten aan te brengen, die elk een andere frequentie fotonen op een andere halfgeleider in een nanostaafje focusseren.
Resultaat: mogelijk rendement van 50 procent
In het project hebben de nanostaafjes een diameter van 20 tot 30 nm en een onderlinge afstand van 1 µm. Voor een cel van 1 m 2 zou dan nog maar 3 x 3 cm 2 halfgeleidermateriaal nodig zijn, met een dikte van 1 µm. Het wordt zo haalbaar om de allerbeste halfgeleiders te gebruiken, in cellen met drie juncties, wat in theorie een rendement van meer dan 50 procent kan opleveren.
Het onderzoek is uitgevoerd door de Technische Universiteit Eindhoven.
|
Titel: |
Nano-concentrator zonnecellen |
|---|---|
|
Penvoerder: |
Technische Universiteit Eindhoven |
|
Contactpersoon: |
de heer dr. J.E.M. Haverkort |
|
Adres: |
Postbus 513, 5600 MB Eindhoven |
|
Telefoonnummer: |
040-2474205 |
|
E-mail: |
|
|
Website: |
|
|
Partners: |
geen |
|
Looptijd: |
1 augustus 2009 – 31 juli 2011 |
|
EOS-regeling: |
Nieuw Energieonderzoek |
|
Projectnummer: |
NEOT06003 |