Panele słoneczne z 60-procentową sprawnością? Ten przełom właśnie to umożliwia
Sprawność paneli słonecznych jest kluczowa, jeśli akurat mówimy o energetycznej przyszłości naszego świata. Dzięki nowoczesnej technologii możemy na szczęście zapomnieć o limicie Shockley-a Queissera, wedle którego teoretyczny limit sprawności standardowego jednozłączowego ogniwa słonecznego, wynosi 33,7% dla krzemu. Krzem bowiem może i ma swoje ograniczenia, ale naukowcy ciągle walczą o coś lepszego i dlatego właśnie opracowują bardziej skomplikowane ogniwa, w których krzem albo jest jedynie elementem składowym, albo w ogóle nie występuje. Tak też było tym razem.
Czytaj też: Sąsiad zamontował panele, a ty cierpisz. Fotowoltaiczny koszmar dopadł Polaków
Wspomniany limit wynika z faktu, że znaczna część światła padającego na ogniwo nie jest przekształcana w energię elektryczną, ale tracona w postaci ciepła. Krzem odznacza się energią pasma zabronionego rzędu 1,3 eV, ale nie wszystko musi przecież bazować na krzemie. Dlatego właśnie naukowcy z Universidad Complutense de Madrid postawili na wykorzystanie fosforku galu o 2,26 eV w swoim nowym ogniwie, co z kolei umożliwiło absorpcję szerszego spektrum światła słonecznego. Nad swoim dziełem pracowali przez 15 lat, ale dziś dowiedzieliśmy się, że czas ten został przeznaczony na coś rzeczywiście wielkiego.
Czytaj też: Jak wyciskać z paneli słonecznych jeszcze więcej prądu? SolarEdge pokazało inwerter idealny
Dzięki kombinacji fosforku galu (GaP) i tytanu (Ti), specjaliści przeskoczyli z typowej sprawności ogniw krzemowych rzędu 20-25% do sprawności, która w toku dalszych prac może zbliżyć się aż 60%. Fosforek galu był tylko częścią sukcesu, bo równie ważnym dodatkiem jest też tytan, który poprawia absorpcję światła o długości fali powyżej 550 nm. Jednak pomimo niesamowitego potencjału, obecne prototypy tych ogniw słonecznych są jeszcze dalekie od gotowości do komercyjnego wdrożenia. Wstępne eksperymenty pokazały poziomy sprawności, które nadal są niższe od teoretycznie możliwych.
Czytaj też: Sprawdzili, jak panele słoneczne wpływają na miasta. Takiego klimatycznego kosztu nikt się nie spodziewał
Dlatego właśnie teraz zespół badawczy planuje udoskonalić swoją technologię poprzez poprawę konstrukcji ogniwa i procesów jego produkcji. Obejmuje to poprawę jakości używanych materiałów, optymalizację roli tytanu w urządzeniu oraz rozwiązanie problemów związanych z absorpcją światła i stabilnością konwersji energii. Jednym z kluczowych aspektów tego rozwoju będzie integracja grubszych warstw obu dodatków w celu dalszej poprawy efektywności ogniwa. Naukowcy rozważają również odejście od implantacji jonów tytanu na rzecz bardziej zaawansowanych technik osadzania, takich jak rozpylanie magnetronowe, a to w celu zwiększenia jednolitości i efektywności warstw materiałów. Czekamy więc na te rewolucyjne panele słoneczne o 60-procentowej sprawności, bo nawet jeśli mielibyśmy czekać na nie długie lata, to taka cena zrewolucjonizowania energetyki słonecznej po prostu będzie tego warta.