Brittiska fysiker har hittat ett sätt att bokstavligt talat klämma ut mer ur solceller genom att fysiskt deformera kristallerna i de halvledare som används.
De flesta kommersiella solceller består av två lager, som där de möts skapar en övergång mellan en p-dopad halvledare, med positiva laddningsbärare, och en n-dopad halvledare, med negativa laddningsbärare. Det är denna övergång som gör det möjligt att bygga upp en elektrisk laddning och få ut ström ur en solcell av det här slaget, men den begränsar samtidigt verkningsgraden. Även under ideala förhållanden kan därför som mest 33,7 procent av energin i det solljus som träffar solcellen omvandlas till elektricitet.
Det finns emellertid ett annat sätt för vissa material att samla den elektriska laddning som produceras av fotoner från solen. I dessa halvledare och isolatorer kan en elektrisk spänning genereras tack vare att de inte har perfekt symmetri kring sin centrala punkt. Dessvärre har material av det här slaget väldigt låg verkningsgrad och de används därför inte i praktiken.
En grupp fysiker vid University of Warwick i Storbritannien frågade sig om det skulle vara möjligt att manipulera de halvledare som används i kommersiella solceller för att tvinga fram en struktur som inte är perfekt symmetrisk kring sin centrala punkt. De bestämde sig för att använda strömledande spetsar från atomkraftmikroskop för att klämma ihop och deformera individuella kiselkristaller och kristaller av titandioxid och strontiumtitanat.
Det visade sig att alla tre halvledare kunde deformeras på detta vis och att de då de saknade en perfekt symmetri kring sin centrala punkt kunde generera en elektrisk spänning.
Resultatet innebär enligt professor Marin Alexe från University of Warwick flera fördelar.
- Det är inte nödvändigt att bilda någon form av övergång, vilken halvledare som helst med bättre ljusabsorption kan väljas till solceller och till sist kan den ultimata termodynamiska gränsen för verkningsgraden, den så kallade Shockley-Queisser-gränsen, övervinnas, förklarar Marin Alexe, som tillägger att det om verkningsgraden i framtiden skulle kunna höjas med en enda procentenhet skulle vara mycket värdefullt för solcellstillverkare och elleverantörer.
