Jak uzyskać więcej energii z ogniw słonecznych?

Fot. Pixabay, CC0

Fizycy z University of Warwick opublikowali nowe badania, według którego deformując każdy z kryształów w półprzewodnikach używanych przez ogniwa fotowoltaiczne, można uzyskać z nich jeszcze więcej energii. Swoje wyniki zamieścili w artykule zatytułowanym "Efekt flekso-fotowoltaiczny".

W czasie badań przeanalizowali oni fizyczne ograniczenia obecnego projektowania większości komercyjnych ogniw słonecznych. Są one utworzone z dwóch warstw, tworzących na granicy połączenie dwóch rodzajów półprzewodników: typu p z dodatnimi nośnikami ładunku i typu n, z ujemnymi. Gdy światło jest pochłaniane, na granicy generowany jest prąd i napięcie. To połączenie ma podstawowe znaczenie dla uzyskania zasilania z ogniwa, ale ma limit wydajności. Oznacza to, że z całej energii padającej na idealne ogniwo słoneczne w idealnych warunkach tylko maksymalnie 33,7% zostać przekształcone w energię elektryczną.

Istnieje jednak na to sposób. Jest nim efekt fotowoltaiczny, który występuje w niektórych półprzewodnikach i izolatorach. Niestety materiały te mają bardzo niską wydajność i nigdy nie są stosowane w praktycznych systemach wytwarzania energii.

Naukowcy zaczęli się zatem zastanawiać, czy możliwe byłoby manipulowanie materiałami stosowanymi komercyjnie, aby mogły one zostać zmuszone do uzyskania struktury niecentrosymetrycznej, co pozwoliłoby skorzystać z efektu fotowoltaicznego. W swoich badaniach postanowili dosłownie „popchnąć" takie półprzewodniki za pomocą przewodzących końcówek w stronę odpowiedniego kształtu, dzięki deformacji kryształów tytanu strontu, ditlenku tytanu i krzemu.

Stwierdzili, że wszystkie trzy mogą być w ten sposób zdeformowane i uzyskiwać odpowiednią strukturę, a tym generować efekt fotowoltaiczny. Profesor Warwick powiedział: „Rozszerzenie zakresu materiałów, które mogą wytwarzać efekt fotowoltaiczny, ma kilka zalet: nie jest konieczne tworzenie jakichkolwiek połączeń, każdy półprzewodnik o lepszej absorpcji światła może być wybierany do ogniw słonecznych, a ostatecznie, można przezwyciężyć limit wydajności."

(KB)