Rzadki pierwiastek kluczem do superefektywnej fotowoltaiki?

Naukowcy z University of Exeter w Wielkiej Brytanii opracowali metodę, która ma potencjał niemal trzykrotnego zwiększenia efektywności fotowoltaiki w porównaniu do obecnych paneli krzemowych. Ich pomysł opiera się na wykorzystaniu rzadkiego pierwiastka do specyficznego „nakierowania” światła na utworzony specjalnie w tym celu fragment modułu.

Opracowana przez nich technologia pozwala na nietypowe koncentrowanie promieniowania słonecznego. Badacze porównali ją do nalewania płynu przez lejek.

Ciekawy efekt został osiągnięty przy pomocy nowoczesnych materiałów. Do jego realizacji potrzebny jest półprzewodnik utworzony z disiarczku hafnu. Wykorzystywany wcześniej do produkcji procesorów pierwiastek ma świetne właściwości półprzewodnikowe, różniące się dość mocno od tych wykazywanych przez krzem.

Zbudowany z tego związku materiał półprzewodnikowy o grubości kilku atomów został wykorzystany przez naukowców by „przelać” ładunek elektryczny na specjalnie przygotowany chip. Specyficzne właściwości disiarczku hafnu pozwoliły wytworzyć pole magnetyczne, które „zlokalizowało” ten ładunek w określonej części chipa. W efekcie zmagazynowana tam elektryczność mogła być odebrana z bardzo wysoką efektywnością, wyraźnie poprawiając pracę całego modułu fotowoltaicznego.

Choć technologia wydaje się bardzo skomplikowana, otrzymane efekty zadziwiły nawet samych naukowców. Zbudowane przez nich panele fotowoltaiczne były w stanie przekształcać na elektryczność nawet 60% padającej na nie energii słonecznej. Biorąc pod uwagę, że tradycyjne moduły krzemowe osiągają zazwyczaj sprawność rzędu 20%, mowa tutaj o trzykrotnym wzroście tego parametru.

Warto wspomnieć, że w swoich pracach wykorzystywali oni jednowarstwowe ogniwo krzemowe. Przy zastosowaniu rozwiązań tandemowych efektywność całego procesu okazałaby się jeszcze wyższa.

Według badaczy, ich wynalazek może doprowadzić do zmniejszenia rozmiarów paneli fotowoltaicznych do gabarytów książki. Już tak mały moduł byłby w stanie zasilić cały dom jednorodzinny.

Źródło: Phys.org

Maciej Janiszkiewicz

Redaktor GLOBEnergia