ICFO: İnce gümüş elektrotla yüzde 33 sınırı aşılabilir

İspanya’nın Barselona kentindeki Institut de Ciencies Fotoniques (ICFO) araştırmacıları, güneş hücresi mühendisliğinde bir atılım duyurdu. ICFO ekibi, yöntemin standart tek katmanlı güneş hücrelerinde verimliliği yüzde 33’lük standart üst sınırın üzerine taşıyabileceğini söyledi.

Shockley-Queisser sınırı adı verilen fizik teorisi, standart tek katmanlı güneş hücrelerinde dönüşüm oranının en fazla yüzde 33 olacağını öngörüyor. Çalışma, bu sınırın altında kalınmasının nedenlerinden biri olarak görülen Boltzmann kaybını azaltmaya odaklandı.

Kızılötesi ışımanın kaçış açısı

Güneş ışığı panele çarptığında fotonlar, panelin yarı iletken malzemesinde elektronları serbest bırakıyor. Serbest kalan elektronların tamamı zamanında toplanamadığı için bir kısmı yeniden fotona dönüşüyor ve her yöne yayılan zayıf bir kızılötesi ışıma oluşuyor.

Ekip, bu zayıf kızılötesi ışımanın azaltılmasına odaklandı. Gümüş tabaka, ışığın kaçabileceği açıları kısıtlayarak verimlilik oranını artırdı.

Araştırmacılar, şeffaf ön elektrodu çok ince bir gümüş tabakayla değiştirerek ışığın kaçabileceği açıları kısıtladı.

Ön elektrot indiyum kalay oksit yerine gümüş

ICFO ekibi, standart bir güneş hücresinde şeffaf ön elektrodu değiştirdi. Bu katman, hem elektrik iletmek hem de mümkün olduğunca çok fotonun geçmesine izin vermek zorunda.

Araştırmacılar, ön elektrot için standart indiyum kalay oksit yerine çok ince bir gümüş tabaka kullandı. Gümüş tabaka, ışığın çoğunu geçirirken iletken olarak çalıştı ve kısmen ayna gibi davrandı.

Çalışmanın ilk yazarı Dr. Francisco Bernal Texca, bu yaklaşımın Shockley-Queisser sınırını aşmak için daha önce keşfedilmemiş bir yol açtığını söyledi. Bilim insanları, yöntemin uyarlanıp geliştirilmesiyle teoride yüzde 43’e yakın verimliliklerin mümkün olabileceğini belirtti, ancak testlerde verimlilikte yalnızca küçük artışlar gözlemlendi.