Wie Blu-Ray-Discs kann Solarzellen verbessern.

Blu-Ray-Discs könnte dazu beitragen, die Solarzellen verwendet in Solarzellen effizienter machen, sagen Forscher.

Solarzellen setzen auf Materialien, die Photonen des Lichts in elektrischen Strom umwandeln. Frühere Forschung hatten ergeben, dass mikroskopische Strukturen, die nur Nanometer (Milliardstel Meter) hoch auf der Oberfläche der Solarzellen abgegeben, sie Licht im Wege, die Steigerung der Effizienz der Zellen streuen können.

Die besten Muster von Nanostrukturen auf Solarzellen sind quasi-zufällige – Muster, die auch ordentlich zu zufällig weder. Muster, die zu geordnet sind helfen nur einzelne Wellenlängen des Lichts, zu konzentrieren, während Muster, die völlig zufällig sind, die Wellenlängen, die im Sonnenlicht gesehen konzentrieren und ineffizient relativ nutzlose Wellenlängen zu konzentrieren. [Top 10 verrückteste ökologischen Ideen]

"Für Solarzelle Anwendungen wollen wir Lichtabsorption über das gesamte Spektrum des Sonnenlichts – Wellenlängen von etwa 350 Nanometern bis 2.300 Nanometer", sagte Co-Studienautor Jiaxing Huang, Materialwissenschaftler an der Northwestern University in Evanston, Illinois.

Sehr teure Fertigungstechniken sind in der Regel benötigt, quasi-zufällige Muster geeignet für Solarzellen, wodurch ihre breite Anwendung zu erstellen. Huang und seine Kollegen haben jetzt gefunden, dass Blu-Ray-Discs helfen können, solche Muster weit mehr kostengünstig zu erstellen.

Blu-Ray-Discs können mehr Daten als CDs oder DVDs kann halten. Sie kodieren Daten mithilfe von mikroskopisch kleinen Gruben nur 25 bis 30 Nanometer Tiefe und 75 Nanometer lang. Diese Gruben und die Inseln untereinander, machen zusammen die 0en und 1en binären Codes, mit denen Computer Informationen zu symbolisieren.

Die Forscher verwendeten eine Blu-Ray von "Police Story 3: Supercop," Darsteller Jackie Chan, eine Gussform für eine quasi-zufällige Oberflächenstruktur zu erstellen, die sie auf eine Solarzelle platziert. Sie fanden, dass dieses Muster Lichtabsorption deutlich gesteigert – um 21,8 Prozent über das gesamte Spektrum des Sonnenlichts, um so mehr, als einem zufälligen Muster oder keine Muster.

"Die große Überraschung, dass das Muster so gut geklappt hat", sagte Huang Leben Wissenschaft.

In Tests von einer Vielzahl von Filmen und TV-Shows fanden die Forscher heraus, dass es nicht egal, welche video-Inhalte auf Blu-Ray-Discs war; Sie alle wirkten ebenso gut um die Lichtabsorption in den Solarzellen zu erhöhen. Stattdessen, das Geheimnis liegt in den Algorithmen verwendet, um Daten auf Blu-Rays zu kodieren, die Daten in quasi-zufällige Muster zu verwandeln, die "überraschend gut geeignet für Licht-Trapping über das Sonnenspektrum" Huang sagte.

Da Blu-Ray Herstellung bereits für die Massenproduktion geeignet ist, diese Erkenntnis eine kostengünstige Möglichkeit zur Verbesserung der Solarzellen, vorsehen, sagten die Forscher. Obwohl die Forscher ihre auf Polymer-Solarzellen Experimente, sagten sie, dass ihre Berechnungen deuten darauf hin, dass Blu-Ray-Muster auch mit anderen gängigen Solarzellen funktionieren könnte.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert (Nov. 25) heute online in der Fachzeitschrift Nature Communications.

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