Forskningsrådets nettsider benytter seg av informasjonskapsler for å forbedre din opplevelse av nettstedet.
Ved å lukke denne meldingen, samtykker du i vårt bruk av informasjonskapsler. Personvernerklæringen finner du her.
Lukk påminnelse
Gå direkte til innhold

Weicheng Hua

Weicheng har forsket på solceller og hvordan man fysisk fanger opp lyset.

(Foto: Thomas Keilman)

Tittel: Reducing the reflectance of silicon wafers used in photovoltaics through the application of thin films.

Av: Weicheng Hua, 18 år fra Lillestrøm

Skole: Lillestrøm videregående skole

Pris: Tredjepris i klassen for naturvitenskap og teknologi

Spesialpris: Deltagelse ved "Taiwan International Science Fair" i Taipei i januar 2018.

Juryens vurdering

Arbeidet består av flere eksperimenter, fra enkle til komplekse, og gir leseren tid til å forstå fysikken som anvendes før kandidaten tar for seg de mer komplekse forhold knyttet til det fenomen å kunne fysisk fange opp lyset. Resultatene samsvarer med teori, og kandidaten diskuterer mulige feilkilder. Rapporten holder et høyt nivå i vitenskapelig metode og forståelse av fysiske begreper. Spesielt vil vi fremheve bruken av reflektans som er vekta med hensyn på solspekteret, det gjør det lettere å kunne sammenligne prøvene.

Arbeidet er originalt og komplekst i sitt oppsett og resultatene er pålitelige. Dette lover godt for fremtidig fordypning i nye prosjekter innen fagområdet. Juryen ønsker å belønne arbeidet med en en 3. pris i klasse for naturvitenskap og teknologi i årets Unge Forskere konkurranse.

Abstract

In the wake of global warming and dwindling oil resources, renewable green energy needs to be developed in order to maintain current standards of living. One of the most promising green energy sources is solar energy due to its sheer abundance and ubiquity. However, in order for the solar cells of tomorrow to become a serious competitor in the energy market, efficiency needs to be increased and production costs have to be reduced. This is the essence of light trapping.

In this study, the light trapping effect of anti-reflection coatings (ARC) on solar cells were investigated. First a theoretical approach is undertaken and the optimal parameters for ARC design are determined. Experiments are then undertaken to examine this theoretical approach. Multiple test samples of single-layered ARC were fabricated with various properties and thickness, and their abilities to improve photon trapping were measured and calculated. An additional test sample of a double-layered ARC is also produced in order to investigate the effects of having multiple layers compared to a single layer. A test sample where ARC is applied on textured silicon has also been fabricated in order to investigate what the effects of combining two ways of decreasing reflection has on light trapping potential. All experiments were conducted with normal angle of light incidence.

This investigation concluded that the most important feature for ARC design is to have low reflectance around the wavelength range which corresponds to peak photon flux of the solar spectrum. This is achievable for single-layered ARC when the refractive index is the geometric mean of substrate and superstrate and the thickness is adjusted to allow for complete destructive interference between reflected and incoming waves. Multi-layer ARC and surface-texturing of the silicon substrate decrease reflectance across a wider range of wavelengths allowing for better overall performance.

Skrevet av:
Redaksjonen
Publisert:
19.04.2017
Sist oppdatert:
21.04.2017