Eén enkel nanodraadje kan zonlicht zo concentreren dat tot wel vijftien keer de normale zonlichtintensiteit verkregen kan worden.

Dat schrijven wetenschappers van het Deense Niels Bohr Institut en de Zwitserse Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne zondag in het tijdschrift Nature Photonics.

De verbazingwekkende eigenschappen van het kristal galliumarsenide in nanodraadjes-vorm kan in de toekomst zorgen voor zeer efficiënte zonnecellen.

Materialen krijgen op nanoschaal vaak heel andere eigenschappen dan in normale vorm. Een nanometer is een miljoenste millimeter, ofwel de afstand die een nagel gemiddeld in een seconde groeit.

Limiet

Door een paar unieke fysieke lichtabsorptie-eigenschappen van deze nanodraadjes, wordt de limiet van de hoeveelheid energie die er uit zonnestralen gehaald kan worden, veel verder opgeschroefd dan voorheen werd gedacht. Daarvoor moeten de nanodraadjes loodrecht op de onderliggende halfgeleider staan.

Het blijkt dat de nanodraadjes de zonnestralen in een heel klein deel van het kristal concentreren. Doordat de diameter van een nanodraadje kleiner is dan de golflengte van het licht van de zon, kunnen er resonanties ontstaan: de intensiteit van het licht in en rond de nanodraadjes wordt vergroot door een soort ‘meetrillen’.

Opmerkelijke verhoging

Deze ontdekking zorgt er ook voor dat de zogenaamde “Shockley-Queisser Limiet” wordt opgerekt. De limiet geeft aan wat de maximale theoretische efficiëntie van een zonnecel is.

De onderzoekers concluderen in hun paper dat ze een opmerkelijke verhoging hebben gezien in de opname van zonlicht bij zonnecellen van nanodraadjes.

Ze besluiten dat de resultaten een nieuwe weg wijzen naar de derde generatie zonnecellen en andere energie-oogstmachines.