Konventionella solceller kan antingen vara av ”våt typ” (lösningsbaserade) eller av ”torr typ” (bestående av metalloxidhalvledare). Av dessa har solceller av torr typ en liten fördel jämfört med solceller av våt typ: de är mer tillförlitliga, miljövänliga och kostnadseffektiva. Dessutom är metalloxider väl lämpade för att utnyttja UV-ljuset. Trots allt detta har dock potentialen hos TPV:er med metalloxider inte utforskats fullt ut förrän nu.

För detta ändamål har forskare från Incheon National University, Republiken Korea, tagit fram en innovativ design för en metalloxidbaserad TPV-enhet. De införde ett ytterst tunt lager kisel (Si) mellan två transparenta metalloxidhalvledare med målet att utveckla en effektiv TPV-enhet. Dessa resultat publicerades i en studie i Nano Energy, som gjordes tillgänglig online den 10 augusti 2020 (före den planerade slutpubliceringen i decembernumret 2020). Professor Joondong Kim, som ledde studien, förklarar: ”Vårt mål var att utforma en transparent solcell med hög effektproduktion genom att bädda in en ultratunn film av amorft Si mellan zinkoxid och nickeloxid.”

Denna nya design bestående av Si-filmen hade tre stora fördelar. För det första gjorde den det möjligt att utnyttja ljus med längre våglängd (till skillnad från nakna TPV:er). För det andra resulterade den i en effektiv fotoninsamling. För det tredje möjliggjorde den en snabbare transport av laddade partiklar till elektroderna. Dessutom kan konstruktionen potentiellt generera elektricitet även i situationer med svagt ljus (t.ex. under molniga eller regniga dagar). Forskarna bekräftade vidare enhetens kraftgenererande förmåga genom att använda den för att driva likströmsmotorn i en fläkt.

Baserat på dessa resultat är forskargruppen optimistisk om att denna nya TPV-design snart kommer att kunna tillämpas i verkligheten. När det gäller potentiella tillämpningar finns det många, som professor Kim förklarar: ”Vi hoppas kunna utöka användningen av vår TPV-design till alla typer av material, alltifrån glasbyggnader till mobila enheter som elbilar, smartphones och sensorer”. Inte bara detta, teamet är entusiastiskt över att ta sin design till nästa nivå genom att använda innovativa material som 2D-halvledare, nanokristaller av metalloxider och sulfidhalvledare. Som professor Kim avslutar: ”Vår forskning är viktig för en hållbar grön framtid – särskilt för att ansluta det rena energisystemet utan eller med minimalt koldioxidavtryck.”