Небольшой массив этих ячеек — от девяти до двенадцати — генерирует достаточно энергии для небольших светодиодов и других устройств. Но модификацию поверхности можно масштабировать, и ячейки можно упаковать в большие массивы панелей для питания больших устройств, таких как дома, спутники или даже космические корабли.Исследовательская группа, возглавляемая профессором электротехники Омаром Манасре, опубликовала свои выводы в Applied Physics Letters и апрельском выпуске журнала Solar Energy Materials and Solar Cells за 2014 год.
Альтернатива кремнию арсенид галлия — полупроводник, используемый для производства интегральных схем, светодиодов и солнечных элементов. Модификация поверхности, достигаемая за счет химического синтеза тонких пленок, наноструктур и наночастиц, подавляла отражение солнца, поэтому клетка могла поглощать больше света. Но даже без покрытия поверхности исследователи смогли достичь 9-процентной эффективности, манипулируя материалом-хозяином.
«Мы хотим повысить эффективность малых ячеек», — сказала Яхия Макабле, докторант в области электротехники. «С этим конкретным материалом теоретический максимум составляет 33 процента, так что у нас есть над чем поработать. Но мы добиваемся прогресса. Красота оксида цинка в том, что он дешев, нетоксичен и легко синтезируется».
Макабле сказал, что модификация поверхности также может быть применена к другим солнечным элементам, в том числе к тем, которые сделаны из квантовых точек из арсенида индия и арсенида галлия. Солнечные элементы, изготовленные из этих материалов, могут достичь эффективности преобразования 63%, что сделает их идеальными для будущего развития солнечных элементов.Макабле использовал оборудование и приборы в исследовательской лаборатории оптоэлектроники Инженерного колледжа, которой руководит Манасре. Исследователи в лаборатории выращивают и функционализируют полупроводники, наноструктурированные антиотражающие покрытия, самоочищающиеся поверхности и металлические наночастицы, которые будут использоваться в солнечных элементах.
Их конечная цель — изготовить и испытать фотоэлектрические устройства с большей эффективностью преобразования солнечной энергии.Манасре фокусируется на экспериментальных и теоретических оптоэлектронных свойствах полупроводников, сверхрешеток, наноструктур и связанных с ними устройств.
С момента прихода в Арканзасский университет в 2003 году он получил более 8 миллионов долларов в виде государственного финансирования исследований от Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, ВВС США и Национального научного фонда.