Słoneczne nanoprzewody – nowe odkrycie w branży PV

Słoneczne nanoprzewody – nowe odkrycie w branży PV

Naukowcy z Harvardu opracowali ogniwa solarne o grubości kilkakrotnie mniejszej od ludzkiego włosa. W pierwszej kolejności mogą one znaleźć zastosowanie w niszowych produktach, w których najistotniejszym czynnikiem jest minimalny rozmiar urządzenia. W dalszej perspektywie ogniwa mogłyby również nadawać się do dużych instalacji solarnych, wpływając w przyszłości na zmniejszenie kosztów produkcji energii z promieni słonecznych.

Ogniwo fotowoltaiczne opracowane przez naukowców z Harvardu wykonane jest z nanoprzewodu o grubości zaledwie 300 nanometrów. Wewnątrz przewodu znajduje się rdzeń wykonany z krzemu krystalicznego i kilku warstw koncentrycznych o różnych właściwościach elektronowych wykonanych z krzemu wymieszanego z innym materiałem. Warstwy te pełnią tą samą funkcję, co warstwy półprzewodników w tradycyjnych ogniwach solarnych, czyli absorbują światło i przechwytują elektrony w celu wytworzenia energii elektrycznej. Zewnętrzną warstwę ogniwa stanowi dwutlenek krzemu, który chroni aktywne warstwy wewnątrz przewodu.

Tak małe ogniwo może być użyteczne zwłaszcza do zasilania mikro czujników albo małych robotów, w których wskazane jest zastosowanie zintegrowanego źródła zasilania, takich jak np. te wykorzystywane do monitorowania środowiska czy w systemach wojskowych. W przyszłości tego typu ogniwa być może zastąpią tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne umieszczane na dachach. Zdaniem specjalistów tego typu ogniwa mogłyby być tańsze od tradycyjnych ogniw solarnych ze względu na możliwość zastosowania w ich produkcji takich materiałów substancji chemicznych jak np. rdza.

Do wykonania nano ogniw konstruktorzy zmodyfikowali te same metody, którymi posłużyli się wcześniej do opracowania nano przewodów, które mogą pełnić funkcję sensorów albo tranzystorów. Powstałe w ten sposób ogniwa słoneczne z powodzeniem zasiliły czujnik pH i układ tranzystorów, oba urządzenia również oparte na nano przewodach.

Główną zaletą nowych ogniw jest fakt, że absorbują one znaczne ilości światła na całej długości pasma, przy czym przechwytywanie elektronów w przewodzie jest bardzo sprawne, ponieważ mają one do pokonania krótką odległość z jednej warstwy koncentrycznej do drugiej. Jednak przy obecnie osiąganej przez nowe ogniwa sprawności na poziomie 3,4% nie mają one szans na odniesienie sukcesu na rynku. Zakładając, że do ich produkcji zostaną wykorzystane tanie materiały, konkurencyjność w stosunku do tradycyjnych ogniw solarnych, w których sprawność przekracza 20%, może zapewnić osiągnięcie sprawności na poziomie około 10%.


(au)