科学者は高効率の透明な太陽電池を構築します

• 研究者は、シリコンマイクロワイヤー複合材料を使用してエネルギー効率の高い透明な太陽電池を開発しています。
• これらの太陽電池は、吸収された太陽光に加えて、反射光線を利用してエネルギーを生成します。

近年、透明な太陽電池に焦点を当てた研究の水門が、太陽エネルギーが社会の要求を満たすことができると信じている科学者によって開かれました。それは次の大きなものになる可能性があります。

太陽光発電のこの興味深い現象では、光の入射（目に見える透明度）とエネルギー生成（太陽光発電の変換効率）の間に避けられないトレードオフがあります。

これまで、エネルギー効率が低く、透明度が中程度のさまざまな色付きの透明な太陽電池を見てきました。これらは、電子機器、自動車の窓、および建物に統合された太陽光発電の窓に配置するのには適していません。

現在、韓国の蔚山科学技術大学の研究者は、シリコンマイクロワイヤー複合材料を使用してエネルギー効率の高い透明な太陽電池を開発しました。それらは、柔軟で透明なポリマー材料に円筒形のシリコンロッドを埋め込んでいます。

他の透明な太陽電池とどう違うのですか？

主に染料、有機物、ペロブスカイトに基づく既存の透明な太陽電池とは異なり、新しい柔軟で色に中立な太陽電池は、n-シリコンマイクロワイヤーのパターンに基づいています。

深掘り反応性イオンエッチングと呼ばれる方法を使用して、制御可能な間隔でこれらのマイクロワイヤを製造します。次に、それらは柔軟な透明なポリマーマトリックスに埋め込まれます。

参照：ライト：科学とアプリケーションのボリューム| DOI：10.1038 / s41377-019-0234-y | UNIST

シリコンロッドからの反射太陽光を制御して効率を上げるように設計されています。具体的には、マイクロワイヤーの間隔を変えることで、光の透過率を10〜55％に調整できます。

どのように機能しますか？

この太陽電池の各シリコンロッドは、光活性層として機能します。太陽光を吸収して電気を生成します。研究者は、ロッドが肉眼で見えないように特定の間隔で配置しました。したがって、太陽電池は基板自体の柔軟性と透明性の両方の特性を維持します。

新しい透明太陽電池の製造プロセス|研究者の礼儀

透明性を損なうことなく光吸収能力を高めるために、研究者はシリコンマイクロワイヤーの先端の形状を劇的に変更しました。従来の太陽電池では、光の吸収、透過、反射が起こりますが、反射光を利用していません。

一方、新しい構造では、反射光が太陽電池に吸収されます。シリコンロッドの上部から反射された太陽光は、その隣のロッドに吸収されます。

傾斜した先端のマイクロワイヤーに基づく透明な太陽電池は、10％の可視透明度で8％の効率を示しました。これは、シリコンベースの透明太陽電池の中で達成された最高の効率です。数十回の曲げ試験を行った後でも、初期効率を維持できます。

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また、剛性のあるガラス基板上に製造される他のニュートラルカラーの透明な太陽電池とは異なり、これらの柔軟な太陽電池は、モバイルデバイスやウェアラブルデバイスから建物に統合された発電まで、さまざまな実世界のアプリケーションに使用できます。