JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Useimmat kaupalliset aurinkokennot muodostuvat kahdesta puolijohdekerroksesta ja niiden välisestä liitosrajapinnasta. Valosähköä voi kuitenkin kerätä myös tasa-aineisilla materiaaleilla. Tällainen valosähköinen vaikutus esiintyy tietyillä puolijohteilla ja eristeillä, joissa niiden täydellisen symmetrian puuttuminen mahdollistaa jännitteen muodostumisen.

Valitettavasti näillä materiaaleilla on hyvin alhainen sähköntuoton tehokkuus ja eikä niitä juurikaan käytetä käytännön sähköntuotannossa. Brittiläisen Warwickin yliopiston fyysikot kokeilivat, voisiko olla mahdollista manipuloida kaupallisten aurinkokennojen puolijohteita tavalla, jotta ne voitaisiin pakottaa ei-symmetriseen rakenteeseen ja mahdollisesti myös hyötymään tasa-aineisesta aurinkosähkötehosta.

Kokeet tehtiin atomivoimamikroskopialaitteiden kärjillä strontiumtitaanin (SrTiO3), titaanidioksidin (TiO2) ja piin (Si) yksittäisiä kiteitä puristaen. Muokkaus antoi niille kaikille tavoitellun rakenteen ja ne pystyivät tuottamaan tasa-aineisen aurinkosähkövaikutuksen.

Tällainen materiaalivalikoiman laajentaminen mahdollistaisi rajapintaliitoksesta luopumisen ja aurinkokennoihin voitaisiin valita mikä tahansa puolijohde, jolla on parempi valon absorptio. Lisäksi voitaisiin päästä eroon tehon muuntamistehokkuuden Shockley-Queisser -rajasta, jonka mukaan ideaalisissakin tilanteissa aurinkokennoilla voitaisiin muuntaa sähkövirraksi vain 33,7 prosenttia valosta.

Myös Connecticutin yliopiston materiaalitekniikan instituutin tutkijat paransivat huomattavasti atomisesti ohuen puolijohdemateriaalin suorituskykyä venyttämällä sitä.

Tutkijat raportoivat, että kuuden atomin paksuisen volframi-diseleeni -kaksoiskerroksen fotoluminenssi kasvoi 100-kertaiseksi venytyksen alaisena. Löytö voisi olla hyödyllinen suunniteltaessa seuraavan sukupolven joustavaa elektroniikkaa, nanolaitteita ja optisia antureita.

Valo tekee joitain materiaaleja johtavaksi epätavallisilla tavoilla. Tavallisissa piiaurinkokennoissa elektronit virtaavat, kun aurinko paistaa. Max Planck -instituutin tutkijat ovat kuitenkin keksineet yllätyksen: erikoisperovskiitti MAPI  valaisee vapautuneita elektroneja mutta myös sähköisesti varautuneita atomeja eli ioneja.

Lisäksi tämä uusi valokennovaikutus on erittäin suuri. Ionien johtavuus kasvoi kertoimella sata. Näistä materiaaleista valmistetuista aurinkokennoissa suuri valon aiheuttama ionien johtavuus on melko haitallista; mutta nyt seurauksia voidaan paremmin torjua.

Kemistille kuitenkin ilmiö sellaisenaan on kaikkein mielenkiintoisin. Sen ansiosta voidaan vapauttaa valon avulla liikkuvia ioneja eli niitä varauksenkantajia, jotka kuljettavat sähköä sähkökemiallisissa sovelluksissa, kuten akuissa, polttokennoissa tai sähkökemiallisissa antureissa ja kytkimissä.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 15.5.2018

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 triljoonaa digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

Ledivalon himmennys käy kätevästi mikro-ohjaimella

Mikro-ohjaimeen perustuvan himmentimen avulla voi rakentaa energiatehokkaan hakkurimuotoisen LED-ajurin. Hyvällä hyötysuhteella toimiva ajuri kykenee ohjaamaan useita lediketjuja samanaikaisesti. Näin voidaan parantaa valaistusjärjestelmän suorituskykyä, pidentää ledivalojen elinikää ja lisätä järjestelmän älykkyyttä.

Lue lisää...
 
ETN_fi First truly black solar modules roll off industrial production line @AaltoUniversity https://t.co/ym11lOA2lL
ETN_fi Telian toimitusjohtaja: 5G-datassa kokeillaan uusia hintamalleja https://t.co/we8ryxGl4D @teliafinland
ETN_fi Nova 3 myyntiin Suomessa: Huawei tuo nyt tekoälyn massoille @HuaweiMobileFI https://t.co/uwv9v16tIF
ETN_fi Suomalainen kiihtyvyysanturi elää ja voi hyvin. Murata Electronics laajentaa Vantaalla: jopa 200 uutta työpaikkaa.… https://t.co/K9xs1ZcMQG
 
 

ny template