TU Delft realiseert maximale light trapping in zonnecellen

24 februari 2014 door Webredactie M&C

Onderzoekers van de TU Delft hebben de eerste stap gezet in de richting van een nieuwe generatie hoogrendabele, kosteneffectieve en ultradunne zonnecellen van kristallijn silicium. Zij hebben als eersten ter wereld de theoretische limiet van de verhoging van lichtabsorptie (‘light trapping’) voor een breed lichtspectrum zeer dicht benaderd (99,8%). Hun artikel over lichtmanagement in ultradun silicium is geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift ACS Photonics.

Promovendus Andrea Ingenito van de sectie Photovoltaic Materials and Devices (PVMD) van de TU Delft heeft de theoretische limiet van de verhoging van lichtabsorptie door een dun halfgeleidermateriaal experimenteel aangetoond. Ingenito heeft wafers van kristallijn silicium gebruikt om de theoretisch voorspelde maximale verbetering van lichtabsorptie in een halfgeleidermateriaal experimenteel te bevestigen. Hij heeft als eerste de theoretische limiet van de verbetering van de absorptie voor een breed lichtspectrum zeer dicht benaderd (99,8%). Dertig jaar lang zijn er pogingen gedaan om de limiet van deze verbetering van de absorptie door zonnecellen experimenteel aan te tonen.

De sectie PVMD van de TU Delft (Faculteit Elektrotechniek Wiskunde en Informatica) beschikt over internationaal toonaangevende expertise met betrekking tot het ontwerp, de productie en de implementatie van structuren voor ‘light trapping’ in de zonnecellen. De onderzoekers uit zijn erin geslaagd een geavanceerde, metaalvrij ontwerp voor ‘light trapping’ te ontwikkelen voor wafers van kristallijn silicium. Aan de voorzijde van de silicium wafers hebben ze een nanostructuur aangebracht: zogenaamd ‘zwart silicium’. Aan de achterzijde is een willekeurige piramidetextuur aangebracht, bedekt met een fotonische diëlektrische reflector, die speciaal is ontworpen voor maximale, omnidirectionele interne reflectie. De onderzoekers hebben de klassieke theoretische absorptielimiet in het brede lichtspectrum van 400 tot 1200 nm voor wafers dunner dan 35 μm benaderd tot op meer dan 99% (met de fotonische reflector) respectievelijk maximaal 99.8% (met de reflector met de zilveren achterkant).

Voor een goede implementatie van ‘light trapping’ in zonnecellen van kristallijn silicium volgens de methode van de TU Delft is het nodig om de nanotextuur aan de voorzijde voldoende te passiveren. Daarvoor hebben de onderzoekers passivatie lagen van thermische siliciumoxide en aluminiumoxide ontwikkeld. De methode voor light trapping van de TU Delft biedt in combinatie met uitstekende oppervlaktepassivering ongeëvenaarde mogelijkheden voor de realisering van de volgende generatie hoogrendabele, kosteneffectieve en ultradunne zonnecellen van kristallijn silicium.

De medeauteurs van Ingenito’s artikel in ACS Photonics zijn zijn begeleiders, prof. Miro Zeman en dr. Olindo Isabella. Het onderzoek is uitgevoerd in het kader van het AdLight-project (geavanceerde light trapping voor dunne, hoogrendabele silicium zonnecellen), gefinancierd door Agentschap NL. Solland en ECN zijn partners geweest van dit project.

Meer informatie
De volledige publicatie is hier te lezen of te downloaden.
Voor meer informatie: Wendy Batist, adviseur wetenschapscommunicatie TU Delft, g.m.batist@remove-this.tudelft.nl of 015 - 27 88 499.

© 2017 TU Delft

Metamenu