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 biljoonaa eli 1200 miljardia 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...

Mitä IoT-rauta vaatii?

Pärjätäkseen IoT-markinoilla laitevalmistajien täytyy oppia innovoimaan nopeammin. IoT-sovelluksien kirjo on loppumaton ja menestyvät yritykset antavat kehittäjilleen mahdollisuuden jatkuvasti tunnistaa ja toteuttaa uusia ja yhä hyödyllisempiä tapoja valjastaa käyttöön antureita, monitoroida erityyppistä dataa ja ohjata laitteiden ekosysteemejä.

Lue lisää...
 
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2
ETN_fi Ensimmäinen AVR-pohjainen Arduino-kortti. Lisätietoja Mouserilta. https://t.co/7yazvkOkV1
ETN_fi Nokialle 2+ mrd euron sopimukset kiinalaisoperaattorien kanssa. https://t.co/LJ6OPq0kb7
ETN_fi Mercedes voittaa jatkossa F1- ja sähköformulakisoja On Semin tehonhallintatekniikalla. VB77 for WDC in 2019! https://t.co/EjpdlTQwop
ETN_fi Beneq's transparent Lumineq matrix displays just got a lot bigger. See https://t.co/FDvZwrVGId
 
 

ny template