Cieńsza i tańsza fotowoltaika
Większość sprzedawanych obecnie urządzeń jest wyposażona w ogniwa słoneczne na bazie kosztownych jednokryształowych płytek krzemowych (Si). Cienkowarstwowe krzemowe ogniwa słoneczne zdecydowanie obniżyły koszty, jednak ich wydajność jest przeciętna lub niższa od przeciętnej. Obecne planowane nowe technologie będą dużo wydajniejsze, a jednocześnie tańsze, co zwiększy ogólny popyt rynkowy. Celem projektu PHOTONVOLTAICS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Nanophotonics for ultra-thin crystalline silicon photovoltaics) było umożliwienie stworzenia technologii ogniw słonecznych. Objął on nanoteksturowanie, które ma polepszyć właściwości optyczne i przełamać obecne ograniczenia. Ocenie poddano różne technologie litografii, w tym nanolitografii, litografii koloidalnej dziur w masce czy litografii interferencji laserowej, aby zintegrować je ze specjalnymi nanomodelami fotowoltaiki krzemu krystalicznego (c-Si). Techniki litografii wytypowano ze względu na ich niskonakładowy potencjał, aby znacznie zmniejszyć ilości Si i obniżyć koszty. Projektowi PHOTONVOLTAICS, jako poświęconemu przyszłym i powstającym technologiom, wyznaczono ambitne cele. Naukowcy mieli na celu dowieść, że modelowanie w nanoskali przewyższa standardowe losowe teksturowanie, umożliwiając lepszą niż dotąd absorpcję światła. Jednocześnie postanowili osiągnąć najwyższe dotychczas wzmocnienie prądu zwarciowego za pomocą technologii c-Si przy grubości poniżej 40 μm. Wymagało to wykroczenia poza zwiększenie absorpcji światła przez c-Si i elektrycznego przetworzenia tego światła w użyteczny prąd w ogniwie bez uszczerbku dla właściwości elektrycznych. W projekcie stworzono zestaw potężnych narzędzi do modelowania realistycznych ogniw słonecznych o bardzo szerokim zakresie wzorców. Ustanowiono również wskazówki skutecznej integracji nanofotonicznych tekstur w cienkowarstwowe ogniwa słoneczne c-Si. Wykazano użyteczność tej techniki tworząc ultracieńkie ogniwa o zwiększonych gęstościach prądu zwarciowego, bez żadnych strat pod względem ich właściwości elektrycznych. Skutkiem tego była ponad dwukrotnie większa wydajność konwersji energii. Ponadto naukowcy ocenili optyczne i elektryczne właściwości różnych nanowzorców produkowanych przy użyciu trzech różnych technik litograficznych. Wyniki umożliwiły naukowcom identyfikację najbardziej obiecujących warunków integracji ogniw. Dzięki projektowi PHOTONVOLTAICS UE stanie się globalnym liderem w innowacyjnych technologiach zarówno w dziedzinie energii, jak i niskonakładowych powierzchni modelowanych.
