Một bước để tăng hiệu suất tấm pin mặt trời

Các nhà khoa học thuộc Đại học Rice đã tìm ra quy trình một bước để sản xuất vật liệu có hiệu suất cao cho phép pin mặt trời hấp thu được tối đa lượng ánh sáng chiếu đến nó.

Phòng thí nghiệm hóa học Rice của Andrew Barron đã tìm ra một cách đơn giản để nạm những lớp vảy có kích thước nano vào silicon, cho phép hơn 99 phần trăm ánh sáng mặt trời đến được các nhân tố linh hoạt trên pin, nơi có thể chuyển ánh sáng thành điện.

Các nghiên cứu của Barron và sinh viên tốt nghiệp tại Rice cùng với tác giả chính Yen-Tien Lu được đăng tải trên Tạp chí Vật liệu Hóa học A của Hội Hóa học Hoàng gia.

Càng nhiều ánh sáng được hấp thụ bởi các nhân tố linh hoạt trên pin mặt trời thì sẽ càng có nhiều điện được sản sinh ra. Nhưng ánh sáng phải đến được đó đã. Lớp phủ hiện đang được sử dụng để bảo vệ các nhân tố linh hoạt cho phép phần lớn ánh sáng đi qua nhưng lượng ánh sáng bị phản xạ lại không gian cũng rất lớn. Các nhà khoa học đã sử dụng các chiến lược khác nhau nhằm giảm thiểu lượng ánh sáng bị phản xạ xuống khoảng 6 phần trăm, Barron cho biết, nhưng sự chống phản xạ được giới hạn trong một phạm vi cụ thể của ánh sáng, góc tới và bước sóng.

Bắt đầu bằng silicon màu đen, nó được đặt tên như vậy vì nó hầu như không phản xạ ánh sáng. Silicon đen chỉ đơn giản là silicon với một bề mặt kết cấu cao của lớp vảy kích thước nano nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng. Kết cấu này cho phép hấp thụ và chuyển đổi ánh sáng hiệu quả từ mọi góc độ - từ bình minh đến hoàng hôn.

Barron và Lu đã thay thế quy trình hai bước liên quan đến sự tích tụ kim loại và ăn mòn hóa electroless bằng một bước duy nhất mà chúng vẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng.

Việc khó khăn là làm sao để kết hợp các hợp chất nitrat đồng, axit phốt pho, hydro florua và nước. Khi đặt vào tấm silicon mỏng, axit phốt pho làm giảm ion đồng để tạo ra các hạt nano đồng. Các hạt nano thu hút các electron từ bề mặt của tấm silicon mỏng, oxy hóa nó và cho phép hydro florua tạo lỗ nano hình kim tự tháp ngược vào silicon.

Quá trình tinh chỉnh đã tạo ra một lớp silicon màu đen với các lỗ nhỏ kích thước khoảng 590 nanomet (một phần tỷ mét) cho phép hơn 99% ánh sáng đi qua. (Để so sánh, một tấm silicon mỏng sạch, chưa nạm phản xạ gần như 100% ánh sáng).

Barron cho biết các lớp vảy vẫn sẽ cần có một lớp phủ bảo vệ chúng khỏi các tác nhân, và phòng thí nghiệm của ông đang nghiên cứu cách để rút ngắn quy trình 8 giờ để thực hiện việc nạm các lớp vảy nano trong phòng thí nghiệm. Nhưng việc có thể dễ dàng tạo ra silicon đen trong một bước làm cho nó trở nên thực tế hơn các phương pháp trước đó, ông nói.

Nguồn: http://www.solardaily.com/