17 feb. 1999
2 minuten
Onderzoekers van Northwestern University hebben Blu-ray-schijven gebruikt – met Jackie Chan’s film Police Story 3: Supercop, om precies te zijn – om het rendement van zonnepanelen te verhogen met een stevige 22%.
Blu-ray discs bestaan, net als CD’s and DVD’s, uit een of meer dunne lagen van het registratiemdium, tussen twee plastic buitenlagen. De data worden geregistreerd in de vorm van kleine putjes van ongeveer 75 nm lang. Om de data te lezen wordt een laserstraal teruggekaatst vanaf het opnamemedium. Waar dat medium glad is en onbewerkt – de zogeheten eilanden – reflecteert de straal rechtstreeks terug naar een sensor en bij de putjes verandert de reflectie. Op deze manier kunnen binaire data worden opgeslagen en uitgelezen.
Perfect afgestemd
Bij Blu-ray worden de binaire data niet direcy op de schijf gebrand, maar er wordt eerst compressie toegepast en verder worden foutcontrolecodes aangebracht zodat een schijf met lichte krassen ook goed is te lezen. Doordat die controlecodes telkens na een paar bytes worden opgenomen, is de schijf bezaaid met quasi-random putjes en eilandjes met een herhalend patroon om de 150 tot 525 nanometer.
Het blijkt dat deze twee karakteristieken – een quasi-willekeurig patroon en een herhaling op elke 150 tot 525 nm – bijna perfect zijn afgestemd op het invangen van fotonen uit zichtbaar licht of nabij infrarood. Een van de belangrijkste redenen waarom huidige zonncellen niet efficiënter zijn is dat veel fotonen simpelweg worden geferflecteerd door het paneel en dan dus niet worden omgezet in elektronen.
Mal
Om de lichtabsorptie van een zonnecel met 22% te verhogen, kochten de onderzoekers van Northwestern een exemplaar van Police Story 3: Supercop op Blu-ray. Ze verwijderden de bovenste plastic laag waardoor het registratiemedium bloot kwam te liggen. Ze goten een mal van het quasi-willekeurige patroon en gebruikten die mal om een fotovoltaïsche cel met hetzelfde patroon te maken. De nanoptroon-zonnecel vertoont hetzelfde regenboog-reflectie patroon als een Blu-ray disc. [Research paper: doi:10.1038/ncomms6517]
Het resultaat is een zonnepaneel met een kwantumrendement van ongeveer 40% – zo’n 22% beter dan een paneel zonder patroon. Door het patroon worden absorptie en rendement over het hele spectrum van 400 … 700 nm (zichtbaar tot nabij infrarood) verbeterd.
Betekent dit nu dat de prijs van middelmatige Jackie Chan films gaat stijgen? Waarschijnlijk niet, want het lukt met elke Blu-ray disc. Maar de belangrijkste conclusie is dat we onmiddellijk patronen moeten aanbrengen op zonnecellen.
Anderen lazen ook
