Teoretiskt sett har kiselbaserade solceller en maximal verkningsgrad på upp till 30 procent. I praktiken kan de emellertid på grund av diverse förluster inte omvandla mer än 25 procent av energin i solljuset till elektricitet, även under optimala laboratorieförhållanden.
En lösning på problemet skulle kunna vara solceller med så kallade heteroövergångstransistorer. Dessa solceller har redan uppnått en verkningsgrad på upp till 24,7 procent, även i industriell skala, genom att använda en tunn film av amorft kisel med oordnade kiselatomer för att eliminera större delen av defekterna i solcellernas gränsskikt. Kunskapen om de återstående defekterna har emellertid fram tills nu varit dålig.
För att kunna detektera dessa defekter har en grupp fysiker vid Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) i Tyskland utvecklat en mycket känslig mätmetod. Metoden, som går under namnet EDMR (Electrically Detected Magnetic Resonance), gör det möjligt att avgöra defekternas struktur med hjälp av deras magnetiska fingeravtryck.
- Om elektroner avsätts på dessa defekter kan vi använda deras spin, det vill säga deras små magnetiska moment, för att studera dem, förklarar Alexander Schnegg vid HZB.
Teoretiska fysiker vid University of Paderborn i Tyskland kunde sedan jämföra resultaten med datorsimuleringar för att få fram information om defekternas lägen och de processer genom vilka de försämrar solcellernas verkningsgrad.
- Vi har i stort sett hittat två distinkta familjer av defekter, säger Uwe Gerstmann vid University of Paderborn.
Det här är första gången som lyckats med att direkt detektera och karakterisera de processer som sänker dessa solcellers höga verkningsgrad.
- Vi kan nu tillämpa dessa resultat på andra typer av solceller för att optimera dem ytterligare och för att minska produktionskostnaderna, säger Schnegg.
