W końcu zrobimy pełny użytek ze światła słonecznego – naukowcy opracowali specjalne ogniwo fotowoltaiczne

News/Nauka 14.07.2017
W końcu zrobimy pełny użytek ze światła słonecznego – naukowcy opracowali specjalne ogniwo fotowoltaiczne

Wydajność ogniw fotowoltaicznych dostępnych obecnie na rynku pozostawia dużo do życzenia. Przemiana pełnego spektrum światła słonecznego w energię elektryczną pozostaje nadal dużym wyzwaniem dla inżynierów. Najlepszym tego przykładem jest nowy typ ogniw, opracowany przez naukowców z Waszyngtonu.

Matthew Lumb, główny autor badań prowadzonych na Uniwersytecie im. Jerzego Waszyngtona, chciał spróbować nieco mniej popularnego podejścia, jeśli chodzi o konstrukcję ogniw fotowoltaicznych. Chodzi tu o panele CPV (concentrator photovoltaic), które przy pomocy mikrozwierciadeł koncentrują światło słoneczne na mikroskopijnych panelach słonecznych, których powierzchnia wynosi ok. 1 mm2.

Ogniwo doskonałe

ogniwo fotowoltaiczne pelne spektrum

Około 99 proc. energii zawartej w świetle słonecznym, które dociera do Ziemi pochodzi z fal świetlnych o zakresie długości od 250 do 2500 nm. Materiały wykorzystywane w konstrukcji konwencjonalnych ogniw słonecznych nie są w stanie „pokryć” tak szerokiego spektrum – tłumaczy Lumb.

Panel opracowany w Waszyngtonie oczywiście potrafi poradzić sobie z tak szerokim spektrum. W jaki sposób? To całkiem proste. Taki jeden mikropanel składa się z kilku warstw różnych materiałów. Każda z tych warstw odpowiada za przechwytywanie fal o konkretnej długości. Takie rozwiązanie samo w sobie nie jest żadną nowością. Jednak Lumb i jego zespół mogą pochwalić się kilkoma nowymi pomysłami.

Po pierwsze, niektóre warstwy paneli zostały stworzone na bazie antymonku galu (GaSb). Półprzewodnik ten jest często stosowany w konstrukcjach laserów podczerwieni i fotodetektorów. Po drugie, poszczególne warstwy w ogniwach stworzonych przez naukowców powstały w oparciu o metodę druku transferowego. Metoda ta pozwala na sporą precyzję, jeśli chodzi o produkcję mikro-paneli.

Niestety koszt produkcji ogniw tego rodzaju jest zbyt wysoki, żeby zacząć masową produkcję

Połączenie tych wszystkich rozwiązań zaowocowało stworzeniem paneli o wydajności rzędu 44,5 proc. To jeden z najlepszych wyników, jeśli chodzi o ogniwa fotowoltaiczne, jaki udało się osiągnąć. Gdzie tkwi haczyk? Koszt wytworzenia ogniwa tego rodzaju jest zbyt wysoki, żeby rozpocząć jego masową produkcję.

Lumbowi zależało na tym, aby osiągnąć górną granicę wydajności ogniwa fotowoltaicznego. Sama technika, choć na teraz kompletnie nieopłacalna, jest bardzo obiecująca. Jeśli komuś uda się opracować metodę, która pozwoli zredukować koszty produkcji ogniw tego rodzaju, udział energii słonecznej w produkcji prądu mógłby wzrosnąć nawet dwukrotnie.

Advertisement

Dołącz do dyskusji

Advertisement
Advertisement