aurinkopaneeli

Aurinkokenno valokuva-albumiksi mustesuihkukirjoittimella

Ti, 07/26/2016 - 11:05 Toimitus
Valokuva-albumiaurinkokenno

Mitä jos arkiset esineet ja rakennukset voisi päällystää aurinkokennoilla, jotka tuottaisivat sähköä? Entäpä jos ne olisivat hyvin edullisia ja käteviä? Tai jos aurinkopaneelia voisi tehdä vaikkapa mustesuihkukirjoittimella? Aalto-yliopistossa keksittiin, miten tämä onnistuu.

Aurinkokennoja on jo pitkään valmistettu edullisista materiaaleista erilaisilla painotekniikoilla. Painamiseen soveltuvat erityisesti orgaaniset aurinkokennot ja väriaineaurinkokennot.

Ne ovat käteviä, mutta toistaiseksi niiden hyötysuhde on ollut varsin heikko. Jos paneelia voisi tehdä edullisesti paljon ja sillä voisi päällystää melkein kaikkea, ei hyötysuhteesta olisi niin väliäkään, koska tuloksena olisi joka tapauksessa paljon sähköä. Tähän mennessä hinnan ja hyötysuhteen välinen suhde ei kuitenkaan ole ollut vielä niin hyvä, että näiden uudenlaisten aurinkopaneelien käyttö ole vielä yleistynyt.

Aalto-yliopistossa on otettu nyt pieni hyppäys eteenpäin tässä mielessä. Tuloksena on aurinkokennona toimiva valokuva-albumi, joka tehty mustesuihkukirjoittimien periaatteella – kyse on luonnollisesti vain tekniikkaa esittelevästä tuotteesta, jonka mahdollisuudet ovat paljon laajemmat.

"Halusimme viedä painettujen aurinkokennojen idean vielä pidemmälle ja kokeilla, voisiko niiden materiaaleilla tulostaa kuvia ja tekstejä mustesuihkutulostimen avulla, perinteisten painomusteiden tapaan", kertoo yliopistonlehtori Janne Halme.

Normaaliin painomusteeseen absorboituvan valon energia muuttuu lämmöksi. Aurinkokennomuste sen sijaan muuttaa osan tästä energiasta sähköksi. Mitä tummempi väri, sitä enemmän sähköä syntyy, sillä ihmissilmä on herkin juuri sille auringon valon spektrialueelle, jonka energiatiheys on suurin. Tehokkain mahdollinen aurinkokenno on tästä syystä pikimusta.

Aalto-yliopiston aurinkokennotiimi.

Aurinkokenno osaksi tuotteen muotoilua 

Värillisen kuvioidun aurinkokennon idea on yhdistää samalle pinnalle myös muita valoa hyödyntäviä ominaisuuksia, kuten visuaalista informaatiota tai grafiikkaa.

"Esimerkiksi riittävän virtapihiin sähkölaitteeseen asennettuna tällainen aurinkokenno voisi olla osa tuotteen muotoilua ja samalla kuin huomaamatta tuottaa energiaa sen tarpeisiin", pohtii Halme.

Mustesuihkutulostimella aurinkokennon sähköä tuottava väriaine voitiin tulostaa valitun kuvatiedoston määräämään muotoon ja eri kuva-alueiden tummuus ja valonläpäisevyys voitiin säätää tarkasti.

"Mustesuihkulla värjätyt aurinkokennot olivat yhtä tehokkaita ja kestäviä kuin perinteiselläkin tavalla valmistetut vastaavat kennot", sanoo tutkijatohtori Ghufran Hashmi.

"Ne kestivät yli tuhat tuntia jatkuneet valo- ja lämpörasituskokeet ilman merkkiäkään hyötysuhteen laskusta."

Tutkimuksessa parhaiten toiminut väriaine ja elektrolyytti saatiin sveitsiläiseltä École Polytechnique Fédérale de Lausanne -yliopiston tutkimusryhmältä, jossa Hashmi työskenteli vierailevana tutkijana. Yliopistossa orgaanisia aurinkokennoja on kehittänyt mm. vuonna 2010 Millennium -teknologiapalkinnon voittanut Michael Gräzel.

"Haastavinta oli löytää väriaineelle sopiva liuotin ja tulostusparametrit, joilla painojäljestä saatiin tarkkaa ja tasaista", kertoo tohtorikoulutettava Merve Özkan.

Tutkimustulos avaa uusia mahdollisuuksia koristeellisten, tuotteisiin ja rakennuksiin integroitujen aurinkokennojen, kehittämiselle. Tulokset julkaistiin energiatutkimusalan maineikkaammassa julkaisusarjassa Energy & Environmental Science.

Tutkimuksen pääasiallisia rahoittajia olivat Suomen Akatemia ja Euroopan Unionin SELECT+ Erasmus Mundus -tohtorikoulutusohjelma.

Juttu perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.

Kilpaa aurinkoautoilla halki Australian

Ma, 10/19/2015 - 13:06 Jari Mäkinen
Aurinkoautokisaa

Eilen alkoi Australiassa mielenkiintoinen kilpailu: opiskelijatiimit kisaavat halki mantereen aurinkoautoilla World Solar Challenge -kisassa. Matkaa Darwinista mantereen pohjoisosasta kuuman autiomaan halki Adelaideen kertyy yli 3000 kilometriä.

Kaikkiaan 46 tiimiä 25 maasta on mukana kilpailussa, ja Suomea lähin on ruotsalainen Jönköpingin yliopiston ryhmä.

Ennakkosuosikkina matkaan lähti hollantilaisen Delftin teknillisen yliopiston auto Nuon8, joka on paranneltu versio edellisen, vuonna 2013 pidetyn kilpailun voittaja-autosta. Auton massa on 160 kg ja sen hyttiin  mahtuu vain pienikokoinen kuski (hankala löytää Hollannista), jonka paino voi olla maksimissaan 80 kg. Pituutta autolla on 4,5 metriä, sen leveys in 1,8 metriä ja korkeus vain 1,01 metriä.

Olennaista autossa on luonnollisesti sen yläpinta, missä on 391 aurinkokennoa, sekä muoto, joka on erittäin aerodynaaminen. Hollantilaisryhmä tyytyy sanomaan aerodynamiikasta vain sen, että se on 9% parempi kuin Nuna7-autossa.

Alla auto on menossa kilpailun ensimmäisenä päivänä eilen.

Hollantilaisten pahin kilpailija ovat japanilainen Tokai Challenger ja Michiganin yliopiston miljoona dollaria maksanut Aurum, joka on voittanut jo paikallisia kilpailuita Yhdysvalloissa.

Kilpailu on siinä mielessä omalaatuinen kilpailu, että siinä ajetaan nopeusrajoitusten mukaan. Olennaista onkin se, kuinka autot kestävät pitkän matkan ja miten ne pystyvät pitämään pitämään nopeutensa mahdollisimman suurena – mutta silti rajoitusten mukaisena. 

Alla on vielä kuva autojen testauspäivältä viime viikolta. Lähes kaikki autot ovat samantyyppisiä, hyvin aerodynaamisia litteitä menopelejä, mutta mukaan mahtuu myös poikkeuksiakin: lisää kuvia autoista on täällä.

Autoja huollettavana

Golfkentät aurinkovoimaloiksi!

La, 08/01/2015 - 15:02 Jari Mäkinen
Golfkenttä aurinkovoimalana (kuvitus)

Päivän kuvaVaikka Golf on edelleen erittäin suosittua Japanissa, on se viime aikoina menettänyt suosiotaan. Vuodesta 2008 alkaen mittari näyttää noin 3% miinusta japanilaisten golfiin uhraamassa rahamäärässä, ja tämä näkyy myös siinä, että yhä enemmän kasvubuumin aikaan rakennettuja golfkenttiä on vajaakäytössä tai jopa tyhjillään.

Maata ei kuitenkaan kannata pitää tuottamattomana, joten kentille on keksitty uutta käyttöä: niistä voidaan tehdä aurinkovoimaloita!

Ensimmäinen tällainen muodonmuutos on meneillään Kioton luota, missä Kyocera-yhtiö on rakentamassa 23-megawatin aurinkovoimalaa, minkä odotetaan tuottavan 26 312 megawattituntia vuodessa syksystä 2017 alkaen. Toinen työmaa on Kagoshiman luona, minne ollaan rakentamassa 92 MW:n aurinkovoimalaa golfkentälle, joka on ollut jo 30 vuoden ajan tyhjillään.

Kyoceran mukaan etenkin Yhdysvalloissa hanketta seurataan kiinnostuneena, koska siellä on satoja hylättyjä golfkenttiä ja niille pohditaan uutta käyttöä.

Kuva: Kyocera (kuvituskuva golfkentästä töiden päätyttyä syyskuussa 2017)

Golfkentät aurinkovoimaloiksi!

La, 08/01/2015 - 15:01 Jari Mäkinen

Päivän kuvaVaikka Golf on edelleen erittäin suosittua Japanissa, on se viime aikoina menettänyt suosiotaan. Vuodesta 2008 alkaen mittari näyttää noin 3% miinusta japanilaisten golfiin uhraamassa rahamäärässä, ja tämä näkyy myös siinä, että yhä enemmän kasvubuumin aikaan rakennettuja golfkenttiä on vajaakäytössä tai jopa tyhjillään.

Maata ei kuitenkaan kannata pitää tuottamattomana, joten kentille on keksitty uutta käyttöä: niistä voidaan tehdä aurinkovoimaloita!

Ensimmäinen tällainen muodonmuutos on meneillään Kioton luota, missä Kyocera-yhtiö on rakentamassa 23-megawatin aurinkovoimalaa, minkä odotetaan tuottavan 26 312 megawattituntia vuodessa syksystä 2017 alkaen. Toinen työmaa on Kagoshiman luona, minne ollaan rakentamassa 92 MW:n aurinkovoimalaa golfkentälle, joka on ollut jo 30 vuoden ajan tyhjillään.

Kyoceran mukaan etenkin Yhdysvalloissa hanketta seurataan kiinnostuneena, koska siellä on satoja hylättyjä golfkenttiä ja niille pohditaan uutta käyttöä.

Luonto opettaa orgaanisen aurinkokennon kehittäjiä

Ke, 11/19/2014 - 20:51 Toimitus
Kuva: exposolar.org

Kasvit yhteyttävät valoenergian avulla muuttaen auringonvalon uskomattoman tehokkaasti kemialliseksi energiaksi. Keinotekoinen fotosynteesi pyrkii matkimaan tätä ilmiötä. Sen avulla voidaan kehittää tehokkaampia orgaanisia aurinkokennoja, väittää Tampereen teknillisen yliopiston kemian ja biotekniikan laitoksella supramolekulaarisen valokemian tutkimusryhmässä tutkijana toimiva filosofian maisteri Kati Stranius.

Kasvit keräävät valon säteilyenergiaa ja muuttavat sen kemialliseksi energiaksi lehtivihreän avulla. Tämän monivaiheisen prosessin yksityiskohtainen tunteminen on tärkeää valoaktiivisten molekulaaristen sovellusten, kuten esimerkiksi orgaanisten aurinkokennojen, kehityksessä. Keinotekoinen fotosynteesi pyrkii matkimaan tätä ilmiötä synteettisten luovuttaja-vastaanottaja molekyylirakenteiden avulla.

Väitöskirjassaan Kati Stranius perehtyi luonnon fotosynteesin ja keinotekoisen fotosynteesin mekanismeihin. Hän tutki valoaktiivisiin supramolekulaarisiin sovelluksiin, esimerkiksi orgaanisiin aurinkokennoihin tarkoitettujen itsejärjestäytyvien luovuttaja-vastaanottaja -rakenteiden valokemiaa. Valokemia tutkii valosäteilyn aikaansaamia kemiallisia reaktioita, kuten energian ja elektronien siirtoreaktioita molekyylirakenteissa.

"Nämä erittäin nopeat reaktiot tapahtuvat tyypillisesti femto-ja pikosekunneissa ja niitä voidaan tutkia aikaerotteisen optisen spektroskopian avulla. Varsinaisissa sovelluksissa, kuten orgaanisissa aurinkokennoissa, nämä luovuttaja-vastaanottaja rakenteet tulisi pystyä kiinnittämään puolijohteen pintaan siten, että ne säilyttävät valokemialliset ominaisuutensa ja mahdollistavat varauksen erottumisen orgaaninen-puolijohde rajapinnalla", Stranius kertoo.

Väitöstyön keskeisimmät löydökset auttavat tutkijoita valmistamaan uusia orgaanisia molekyylirakenteita, jotka pystyvät toimimaan tehokkaasti valoenergian kerääjinä ja varauksen tuottajina. Lisäksi tulokset toivat arvokasta tietoa uudenlaisten väriherkistettyjen aurinkokennojen kehittämiseksi. Väriherkistetyssä aurinkokennossa titaanidioksidi nanopartikkelit päällystetään valoa absorboivalla väriaineella ja upotetaan elektrolyyttiliuokseen.

"Tällä tavalla valmistetut kennot ovat halvempia ja helpompia valmistaa kuin perinteiset piipohjaiset aurinkokennot", Stranius toteaa. "Luovuttaja-vastaanottaja rakenteiden käyttö näissä kennoissa johtaa monivaiheisiin valokemiallisiin reaktioihin, kuten luonnon fotosynteesissäkin. Monivaiheisten reaktioiden johdosta varauksen palautuminen hidastuu ja aurinkokennon tehokkuus voi parantua".

Filosofian maisteri Kati Straniuksen kemian alaan kuuluva väitöskirja Photochemistry of Self-Assembled Donor-Acceptor Architectures for Photoactive Supramolecular Devices ("Valoaktiivisiin supramolekulaarisiin sovelluksiin tarkoitettujen itsejärjestäytyvien luovuttaja-vastaanottaja rakenteiden valokemiaa") tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden tiedekunnassa keskiviikkona 26.11.2014 kello 12 alkaen Konetalon salissa K1702 (Korkeakoulunkatu 6, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Beate Röder (Humboldt-Universität zu Berlin, Saksa). Tilaisuutta valvoo professori Nikolai Tkachenko TTY:n kemian ja biotekniikan laitokselta.

Väitöskirja on osoitteessa: http://URN.fi/URN:ISBN:978-952-15-3424-9

Teksti perustuu käytännössä suoraan TTY:n tiedotteeseen.

Suomalaisia mukaan aurinkovenekisaan

Ti, 03/04/2014 - 12:13 Toimitus

Mikkelin ammattikorkeakoulun opiskelijat lähtevät kesällä aurinkoveneiden maailmanmestaruustaistoon, Dong Energy Solar Challange -kilpailuun Alankomaissa.

Kaksi vuotta sitten Mamkin ja Kymenlaakson ammattikorkeakoulun (Kyamk) yhteisjoukkue sijoittui luokkansa kolmanneksi. Nyt kisapelinä on sama vene, mutta luonnollisesti parannettuna. Kesäkuun 28. päivänä alkavan kanaalien kiertelyn jälkeen Mamkin venejoukkue kisaa myös Monte Carlo Cupissa Monacossa 10.–12. heinäkuuta.

Tulevan kesän MM-kilpailuun Mamk ja Kyamk osallistuvat eri joukkueilla. Mamkin Midnight Sun Mamk -vene ja kahdeksan hengen joukkue kisaavat kahden hengen ”Challenge B” -luokassa, missä veneessä on kuljettajan lisäksi kyydissä yksi matkustaja. Vaatimus matkustajasta tuo luonnollisesti haasteita veneen suunnitteluun, sillä suunnittelua ei voi tehdä täysin nopeuden ehdoilla. Kisajoukkue ja veneen rakennusryhmä ovat Mamkin materiaali- sekä ympäristötekniikan opiskelijoita, joiden tukena on koulun henkilökuntaa.

Kyamk osallistuu teknillisesti haastavimpaan Top Class -luokkaan, jossa saa mm. olla vapaavalintaiset aurinkopanelit ja muitakin kalliita ratkaisuja, joiden avulla veneiden nopeudet on viety huippuunsa.

Midnight Sun Mamk -veneen tekniikka perustuu aurinkopaneelein ladattavaan akkuun ja sähkömoottoriin, joka on sijoitettu ruoripotkuriin veneen alle niin, että mekaaniset voimalinjasta tulevat häviöt on saatu mahdollisimman pieniksi.

Veneen runko on tehty hiilikuitumateriaalista, johon on yhdistetty kevyttä luonnonkuitua ja korkkia. Materiaaleja yhdistämällä on pystytty säilyttämään rakenteen keveys ja lujuus. Luonnonkuitujen käytöllä voidaan vaikuttaa materiaalien aiheuttamaan ympäristökuormitukseen ja tuoda tuotteelle uusia ominaisuuksia. Mikkelissä opiskelijat ovat valmistaneet kisaveneen lisäksi muun muassa  sählymailoja, joiden rungossa on yhdistetty pellavakuitua ja muita materiaaleja. Rakenteen lujuuden ja keveyden lisäksi pellavakuidulla on onnistuttu tuomaan uusi tuntuma peliin erilaisten vaimennusominaisuuksien myötä.

Talven aikana veneen runko on saatu valmiiksi ja seuraavaksi on vuorossa tekniikan asentaminen. Nyt käynnissä on opiskelijoille ja muille kiinnostuneille tarkoitettu kilpailu veneen värityksen suunnittelusta; aikaa osallistumiseen on 20.3. saakka. Tarkemmat tiedot kilpailusta ravintola Dexin aulassa, missä vene on myös esillä viikolla 10.

Tekniset tiedot

Rungon pituus: 7,7 metriä
Rungon leveys: 1,6 metriä
Uppouma: 295 kg (ilman kuljettajia 155 kg)
Vetolaite: itse suunniteltu ruoripotkuri
Sähköjärjestelmä: Akku ja aurinkopaneelit (5 kpl)
Huippunopeus: n. 20 km/h
Uppoamaton, vakaa ja kääntyy lähes paikallaan

Teksti perustuu Mikkelin ammattikorkeakoulun tiedotteeseen.

Aurinkosähköä pilvienkin alla

Ma, 10/28/2013 - 14:47 Jari Mäkinen
Aurinkopaneelia

Yleisen harhaluulon mukaan aurinkopaneeli ei tuota sähköä pilvisenä päivänä. Todellisuudessa paneelit kehräävät virtaa myös pimeinä päivinä, vaikkakin luonnollisesti sitä vähemmän, mitä vähemmän on valoa. Suorassa auringonpaisteessa teho on paljon suurempi kuin harmaana marraskuun sadepäivänä, jolloin sähköä ei tule kuin nimeksi.

Yksi tapa parantaa aurinkopaneelin tuottamaa hyötysuhdetta on tehdä parempia aurinkopaneeleita, mutta myös koko systeemiä optimoimalla saadaan aikaan olennaista parannusta. Tampereen teknillisen yliopiston diplomi-insinööri Anssi Mäki on tutkinut väitöskirjassaan ns. osittaisvarjostusten vaikutusta aurinkosähkögeneraattorien toimintaan ja työn tuloksena hän on kehittänyt menetelmän, jolla pilvisuuden tai varjostuksen johdosta syntyvä tehohävikki on aiempaa pienempi.

Pelkkä aurinkopaneeli sinällään ei sovellu normaaliin sähköntuotantoon, vaan se vaatii tuekseen koko joukon elektroniikkaa. Siksi koko sähköä tutottavaa kokonaisuutta kutsutaan aurinkosähkögeneraattoriksi, missä aurinkopaneelit ovat vain yksi, tosin tärkeä osa.

Jokaiselle aurinkopaneelille voidaan määrittää niin sanottu ominaiskäyrä, joka kertoo millä virran ja jännitteen arvoilla paneeli voi toimia. Oikosulkuvirta on paneelin tuottama enimmäisvirta, kun paneelin navat on kytketty oikosulkuun. Tyhjäkäyntijännite on paneelin suurin jännite, joka saadaan silloin, kun paneeliin ei ole kytketty kuormaa.

Maksimitehopiste, eli toimintapiste, on paneelin sellainen virran ja jännitteen arvo, joilla saavutetaan suurin ulostuloteho kulloisissakin käyttöolosuhteissa. Näitä pisteitä voi olla useita, tosin käytännössä niitä on vaikea saavuttaa, koska valaistusolosuhteet vaihtelevat. Lisäksi kirkkaalla auringonpaisteella paneelin lämpötila nousee, jolloin erinomaisesta valaistusolosuhteista huolimatta paneelin tuottama teho on pienempi. Elektroniikka ohjaa paneelin toimintaa näiden arvojen mukaisesti ja pyrkii koko ajan optimoimaan tuotetun sähkötehon.

Kun esimerkiksi rakennus tai pilvi varjostaa osaa aurinkosähkögeneraattorin aurinkopaneeleista, eivät paneelit toimi optimaalisesti. Tämä aiheuttaa järjestelmään häviöitä, eikä kaikkea mahdollista sähköenergiaa saada tuotettua. Osittaisesta varjostuksesta aiheutuu tyypillisesti myös tilanne, jossa generaattorien tehokäyrällä on useita paikallisia maksimipisteitä.

"Vaikka tällaiset osittaisvarjostukset tyypillisesti aiheuttavat useita paikallisia tehomaksimeja, aina näin ei kuitenkaan ole, toteaa Anssi Mäki. "Silloin kun maksimeja on useita, generaattori ei yleensä ole suurimman tehon toimintapisteessä eli tehokäyrän globaalissa maksimissa. Tällöin osa saatavilla olevasta sähköenergiasta menetetään".

Mäki esitteleekin väitöskirjassaan menetelmän, jonka avulla osittaisvarjostustilanne voidaan tunnistaa. Toimintapiste voidaan siirtää globaaliin maksimiin, mikäli generaattori ei siinä jo ennestään toimi. Menetelmän avulla generaattorin tehokäyrää ei tarvitse käydä kokonaan läpi, kuten monissa aikaisemmissa menetelmissä tehdään. Tällöin generaattori toimii aiempaa tehokkaammin ja siitä saadaan enemmän tehoa hankalissa valaistusolosuhteissa.

Menetelmästä on patenttihakemukset vireillä Euroopassa, Yhdysvalloissa ja Kiinassa.

Mäki esittelee väitöskirjassaan myös osittaisvarjostusten vaikutuksia sekä sähköiseltä että fyysiseltä rakenteeltaan erilaisissa aurinkosähkögeneraattoreissa. Tulokset osoittavat, että aurinkopaneelien sarjaankytkentöjen tulisi olla sekä fyysisesti että sähköisesti mahdollisimman lyhyitä, jotta tehohäviöt voitaisiin minimoida.

"On tärkeää huomata, että aurinkosähköjärjestelmän tehokkuutta ja kokonaishyötysuhdetta tulee parantaa muutenkin kuin vain aurinkokennojen hyötysuhdetta nostamalla", jatkaa Mäki. "Väärillä ratkaisuilla järjestelmän osien suunnittelussa saatetaan helposti menettää suurin panoksin saavutettu kennojen hyötysuhteen nousu."

Suomessa aurinkosähköllä voisi olla paljon nykyistä suurempi osuus, sillä kun valaistuksen määrää lasketaan vuositasolla, on Suomessa auringonvaloa tarjolla hyvin paljon kesän valoisten öiden ansiosta. Nykytekniikalla aurinkopaneelit tuottavat sähkö jopa juhannusyön olosuhteissa, tosin varsin vähän. Etenkin kesämökkien energiantarpeesta valtaosa voitaisiin hoitaa sähkö- ja tuuligeneraattorein.

Anssi Mäen sähkötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Effects of Partial Shading Conditions on Maximum Power Points and Mismatch Losses in Silicon-Based Photovoltaic Power Generators ("Osittaisvarjostusten vaikutukset piihin perustuvien aurinkosähkögeneraattorien maksimitehopisteisiin ja yhteensopimattomuushäviöihin") tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 1.11.2013 kello 12 alkaen Sähkötalon salissa S2. Mäen tutkimuksesta kerrottiin TTY:n tiedotteessa 28.10.

Nanoaurinkokennojen hyötysuhde-ennätys Suomeen

Ke, 04/03/2013 - 23:03 Toimitus

Aalto-yliopiston tutkijat ovat saavuttaneet korkeimman nanorakenteisille aurinkokennoille koskaan raportoidun 18,7% hyötysuhteen, ja tutkijaryhmä uskoo, että he voivat rikkoa pian 20%:n maagisen rajan.

Ennätysaurinkopaneelit ovat nanorakenteisia aurinkokennoja, joiden pinta on mustaa piitä. Siitä tehty pinta heijastaa valoa hyvin vähän, joten suurempi osa auringon säteilystä saadaan hyödynnettyä.

Pintojen ns. passivointi, eli heijastuskyvyn heikentäminen nanorakenteissa on hyvin haastavaa. Tutkijaryhmä onnistui siinä rakentamalla tyhjökammiossa piin pinnalle atomikerroksia säilyttäen samalla piin pinnan erinomaiset rakenteelliset optiset ominaisuudet.

Edellisen 18,2 % hyötysuhde-ennätyksen haltija, Yhdysvaltain energiaministeriön alaisen uusiutuvien energiamuotojen laboratorio (National Renewable Energy Laboratory, NREL) oli käyttänyt passivointikerroksena termistä piidioksidia, eli hieman yksinkertaisempaa pinnoitusmenetelmää.

Aalto-yliopiston tutkijat saavuttivat uuden ennätyksen yhdessä saksalaisen Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems -tutkimuslaitoksen kanssa. Suomalaisryhmää on johtanut apulaisprofessori Hele Savin Aalto-yliopistosta.

Tutkijat esittelivät tuloksensa viime viikolla SiliconPV-konferenssissa (3rd International Conference on Crystalline Silicon Photovoltaics) pidetyssä esitelmässä “Passivation of Black Silicon Boron Emitters with ALD Al2O3”. Tutkimuksen tekijät ovat Päivikki Repo, Jan Benick ,Ville Vähänissi, Guillaume von Gastrow, Jonas Schön, Bernd Steinhauser, Martin C. Schubert ja Hele Savin.

Artikkeli perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen Suomalaistutkijoille nanorakenteisen aurinkokennon hyötysuhteen maailmanennätys.

Kuva: Dennis Schroeder / NREL