1000 razy więcej energii z fotowoltaiki. Oto nowy sposób
Naukowcy z Uniwersytetu Martina Luthera w Halle-Wittenberg odkryli nową metodę tysiąckrotnego zwiększenia wydajności ogniw słonecznych.
Sekret tkwi w użytym materiale - tytanianie baru. Zespół naukowców dokonał tego przełomu, tworząc krystaliczne warstwy tytanianu baru, tytanianu strontu i tytanianu wapnia, które ułożono naprzemiennie jedna na drugiej w strukturze siatkowej. Otwiera to zupełnie nowe możliwości dla pozyskiwania energii ze słońca.
Obecnie stosowane ogniwa słoneczne są w większości oparte na krzemie, ale ich wydajność jest ograniczona. To skłoniło badaczy do zbadania nowych materiałów, takich jak ferroelektryki, wśród nich tytanian baru, będący mieszkanką tlenku baru i tytanu.
Więcej o fotowoltaice przyszłości przeczytasz na Spider`s Web:
Zaskakujące wyniki badań
Jednak czysty tytanian baru nie pochłania dużo światła słonecznego. Nowe badania wykazały, że łączenie niezwykle cienkich warstw różnych materiałów znacznie zwiększa uzysk energii słonecznej.
Osiągnięto to poprzez odparowanie kryształów za pomocą lasera o dużej mocy i ponowne osadzenie ich na podłożach nośnych. W ten sposób powstał materiał składający się z 500 warstw i o grubości około 200 nanometrów.
Podczas wykonywania pomiarów fotoelektrycznych nowy materiał naświetlano światłem lasera. Wynik zaskoczył nawet grupę badawczą: w porównaniu z czystym tytanianem baru o podobnej grubości przepływ prądu był aż 1000 razy silniejszy, mimo że udział tytanianu baru jako głównego składnika fotoelektrycznego został zmniejszony o prawie dwie trzecie.
Konieczna dalsze badania
Wydaje się, że interakcja między warstwami sieci prowadzi do znacznie wyższej przenikalności elektrycznej – innymi słowy, elektrony mogą przepływać znacznie łatwiej dzięki wzbudzeniu przez fotony światła. Pomiary wykazały również, że efekt ten jest bardzo silny: pozostawał prawie stały przez okres sześciu miesięcy
- podają naukowcy w komunikacie.
Konieczne są dalsze badania, aby określić dokładną przyczynę wyjątkowego efektu fotoelektrycznego. Badacze są przekonany, że potencjał, jaki drzemie w nowej koncepcji, można wykorzystać w praktycznych zastosowaniach w panelach słonecznych.
Struktura warstwowa wykazuje wyższą wydajność we wszystkich zakresach temperatur niż czyste ferroelektryki. Kryształy są również znacznie trwalsze i nie wymagają specjalnego pakowania.
Konsekwencje dla całej branży
Nowe osiągnięcie ma daleko idące konsekwencje dla branży fotowoltaicznej. Panele słoneczne wykonane z tego nowego materiału byłyby znacznie wydajniejsze, a koszt ich produkcji byłby niższy niż w przypadku ogniw słonecznych na bazie krzemu. Co więcej, do wytworzenia tej samej ilości energii elektrycznej wymagałyby mniej miejsca, co czyni je idealnymi do stosowania na obszarach miejskich, gdzie przestrzeń jest ograniczona.
Główny autor badania, Yeseul Yun, jest podekscytowany potencjalnym wpływem ustaleń zespołu.
Nasze odkrycie otwiera nową drogę do opracowania bardziej wydajnych ogniw słonecznych. Łącząc różne materiały w określony sposób, możemy stworzyć materiał, który generuje znacznie więcej energii elektrycznej niż tradycyjne panele słoneczne na bazie krzemu. Może to zrewolucjonizować przemysł fotowoltaiczny i pomóc nam w przejściu na bardziej zrównoważoną energetykę
- powiedział Yun.
Na podstawie wyników badań zespół pracuje już nad nowym prototypem ogniwa słonecznego. Jeśli przedsięwzięcie się powiedzie, w ciągu najbliższych kilku lat może doprowadzić do opracowania komercyjnych paneli słonecznych opartych na nowym materiale.
