Nowa koncepcja ogniw słonecznych z odzyskiem ciepła

Naukowcy z Centrum Badań nad Energią Odnawialną japońskiego Narodowego Instytutu Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej (AIST) oraz Instytutu Fizyki Stałej (ISSP) na Uniwersytecie w Tokio zaprezentowali nową koncepcję ogniwa słonecznego z odzyskiem ciepła (HERC). Konstrukcja opiera się na krystalicznym krzemie, a nie na drogich, silnie absorbujących materiałach półprzewodnikowych.

Budowa ogniwa

Koncepcyjne ogniwo słoneczne z odzyskiem ciepła jest wyposażone w warstwę absorbera w postaci krzemu o grubości 100 mikronów, która może wydobywać „gorące” nośniki ładunku, zanim ich energia zostanie utracona jako ciepło. Ogniwo zawiera również dwie elektrody i warstwy filtrujące energię nośnika, umieszczone między absorberem a elektrodami.

Zdaniem naukowców ta nowa koncepcja ogniw pokazuje, że istnieje pole do poprawy sprawności konwersji w krzemowych ogniwach fotowoltaicznych powyżej ich maksymalnej sprawności teoretycznej wynoszącej około 34% - tak zwanej granicy Shockleya-Queisser.

Opisane ogniwo z odzyskiem ciepła jest na razie tylko teoretyczną koncepcją, którą teraz naukowcy próbują udowodnić w laboratoryjnych eksperymentach.

Poszukiwanie odpowiedniej warstwy filtrującej

Według naukowców, koncepcyjne ogniwo różni się tym od tradycyjnych, że posiada dodatnią zależność od temperatury, co oznacza, że wraz ze wzrostem temperatury absorbera rośnie wydajność ogniwa.

Kluczowe i zarazem najtrudniejsze w opracowaniu tej technologii jest znalezienie odpowiedniego materiału na warstwy filtrujące. Materiały półprzewodnikowe dla warstw filtrujących powinny mieć odpowiednie przesunięcia pasm, w celu zapewnienia optymalnej wysokości bariery dla transportu nośnika pod względem energetycznym oraz niskie przewodnictwo cieplne, w celu uzyskania dużego gradientu temperatury wewnątrz warstw filtrujących. Teraz naukowcy poszukują najlepszych materiałów, które sprawdziłyby się w ich koncepcji.

Źródło: pv-magazine