Wydajne ogniwa słoneczne

Efektywność obecnie produkowanych ogniw słonecznych wynosi mniej niż 30%. Tymczasem badania przeprowadzone na University of Texas sugerują, że można ją zwiększyć do ponad 60%.

Zespół profesora Xiaoyanga Zhu opracował metodę na przechwytywanie wysokoenergetycznych promieni słonecznych, które są tracone we współczesnych ogniwach.

Dzisiaj najbardziej wydajne ogniwa pracują z efektywnością około 31%. Dzieje się tak, gdyż olbrzymia część światła słonecznego ma zbyt dużą energię, by można było zamienić ją w elektryczność. Energia ta, w postaci gorących elektronów, jest tracona w postaci ciepła. Jeśli udałoby się przechwycić gorące elektrony, to efektywność ogniw można by zwiększyć do 66%.

Profesor Zhu mówi, że aby to osiągnąć należy przeprowadzić kilka operacji. Przede wszystkim trzeba spowolnić proces stygnięcia gorących elektronów. Po drugie trzeba je przechwycić i bardzo szybko zamienić na energię elektryczną. Już w 2008 roku zespół z University of Chicago wykazał, że półprzewodnikowe koloidalne nanokryształy spowalniają stygnięcie gorących elektronów. Teraz Zhu i jego koledzy wykonali kolejny krok - udało im się przechwycić gorące elektrony. Odkryli bowiem, że można je przenieść z nanokryształów selenku ołowiu do przewodnika wykonanego z dwutlenku tytanu. Jeśli możemy pozyskać gorące elektrony, możemy z nimi pracować. Zademonstrowany przez nas transfer gorących elektronów oznacza, że wysokowydajne ogniwo słoneczne nie jest już tylko teoretyczną koncepcją, ale eksperymentalną rzeczywistością - mówi procesor. Dodaje przy tym, że co prawda jego zespół wykorzystał selenek ołowiu, ale metoda będzie działała z kwantowymi kropkami wykonanymi z wielu innych materiałów.

Zhu zaznacza, że minie jeszcze sporo czasu, zanim na rynek trafią ogniwa o wydajności 66%. Ich skonstruowanie wymaga bowiem jeszcze dużo pracy i wykonania ostatniego ze wspomnianych kroków - skierowania energii do przewodu elektrycznego. Jeśli pozyskamy z ogniwa gorący - czyli szybki - elektron i wprowadzimy go do przewodu, to utracimy jego energię w postaci ciepła. Naszym następnym celem jest dopracowanie kompozycji chemicznej przewodu, by straty były jak najmniejsze - powiedział profesor. Pokusił się nawet o stwierdzenie, że nie ma żadnego powodu, dla którego ludzkość nie miałaby w ciągu najbliższych 50 lat nie wykorzystywać 100 procent energii Słońca.

ogniwa słoneczne efektywność Xiaoyang Zhu University of Texas