Bilim insanları, hassas mühendislikli yüzeylerin yardımıyla silikon güneş hücrelerinde yüksek verimlilik elde ettiler. Tek katmanlı silikon metasurfaces’e dayanan silikon güneş hücreleri için yansıma önleyici kaplamaların yeni tasarımları, 60 dereceye kadar geliş açıları için 500 ila 1200 nm dalga boyu aralığında geniş bant yansıma bastırmasına yol açıyor.
Akıllı nanoyapısal katman güneş panelleri için avantaj sağlıyor
Araştırmacılar, geleneksel birkaç katmanlı dielektrik yansıma önleyici kaplamaların güneş ışığının iletimini önemli ölçüde artırabileceğini, ancak yalnızca dar bir dalga boyu aralığında olduğunu vurguladılar. En son araştırma, bir silikon güneş hücresine ulaşan güneş enerjisinin neredeyse yarısının silikon-hava arayüzündeki yansıma nedeniyle kaybolmasıyla gerçekleşti. Yansıma önleyici kaplamalar yansımayı bastırabilir ve fotojenlenmiş akımı artırabilirken.
SPIE – Uluslararası Optik ve Fotonik Derneği tarafından yapılan çalışma, tek bir ultra ince polikristalin silikon nanoyapılar (diğer adıyla metasurface) katmanı kullanan yeni bir yansıma önleyici kaplama türünü ortaya koyuyor. Belirli dalga boyları ve açılarda minimum yansıma elde eden metasurface, yapay zeka (AI) tarafından geliştirilen ileri ve ters tasarım tekniklerinin birleştirilmesiyle geliştirildiği bildirildi.
Advanced Photonics Nexus’ta yayınlanan çalışma, görünür ve yakın kızılötesi spektrumlar üzerinde ortalama yansımanın normal ve eğik olay için sırasıyla yaklaşık %2 ve %4,4’lük rekor düşük seviyede olduğunu ortaya koyuyor. Araştırmacılar: “Elde edilen sonuçlar, makine öğrenimiyle geliştirilmiş fotonik nanoyapıların klasik yansıma önleyici kaplamalardan daha iyi performans gösterme potansiyelini gösteriyor” dedi.
Kaplamanın görünür ve yakın kızılötesi spektrumda (500 ila 1200 nanometre) çalıştığını ve güneş ışığı dik açılardan vurduğunda bile etkili olduğunu ortaya koydular. Doğrudan açılarda gelen ışığın sadece %2’sini ve eğik açılarda yaklaşık %4,4’ünü yansıtıyor; tek katmanlı bir tasarım için benzeri görülmemiş sonuçlar.
Bu atılım, akıllıca tasarlanmış bir nanoyapısal katmanın ana akım güneş panellerinin verimliliğini artırabileceğini gösteriyor. Hem yüksek performanslı hem de nispeten basit olduğu için, daha verimli güneş panellerine yol açabilir ve potansiyel olarak temiz enerjiye geçişi hızlandırabilir.
