Wielki przełom, czyli kesteritowe panele słoneczne z domieszką srebra
Kesteritowe panele słoneczne zapowiadają się wręcz rewolucyjnie. Wszystko przez fakt, że w ich składzie nie znajdziemy żadnych drogich czy trudnodostępnych materiałów, co daje obietnice taniej produkcji na masową skalę przy utrzymaniu niskich cen rynkowych “za panel”. Wszystko przez fakt, że bazują głównie na miedzi, cynku, cynie, siarce i selenie, a nie na indzie czy galu, jak powszechne dziś modele. Problem w tym, że tego typu panele słoneczne nie należą do najbardziej wydajnych.
Czytaj też: Nowa technologia przełamuje bariery. Oto ekologiczne panele słoneczne, które zrewolucjonizują rynek
Jednym z głównych ograniczeń ogniw kesteritowych jest ich podatność na defekty i wysokie tempo rekombinacji nośników ładunków (elektronów i dziur), co negatywnie wpływa na ich wydajność. Jednakże niedawne badania wykazały, że domieszkowanie srebrem (Ag) może znacząco zmniejszyć te problemy, poprawiając wzrost kryształów, redukując defekty i zwiększając ogólną wydajność ogniwa. Ba, wpływa nawet pozytywnie na proces produkcji, bo pozwala osiągnąć te wyniki przy niższych temperaturach produkcji, co z kolei zmniejsza zużycie energii i związane z tym koszty.
Okazało się, że kiedy srebro jest dodawane do materiału prekursorowego ogniwa słonecznego, to z automatu sprzyja formowaniu większych i bardziej jednolitych kryształów. Proces ten minimalizuje defekty i tworzy zoptymalizowaną strukturę pasma energetycznego, która wspiera płynniejszy transport ładunków. Ogniwa kesteritowe z domieszką srebra wykazują też lepszy przepływ elektronów w warstwie absorbera, co z kolei może znacznie zwiększyć wydajność ogniwa do poziomu nawet 29,37 proc.
Czytaj też: Chińskie panele słoneczne Hi-MO X10 z rekordem świata. Sprawność na niespotykanym poziomie!
W całym procesie kluczowe jest odpowiednie umieszczenie atomów srebra w strukturze ogniwa, bo źle rozmieszczone atomy srebra mogą zakłócać formowanie stopów między cynkiem a miedzią, powodując, że cynk gromadzi się w obszarach masowych i tworzy niepożądane skupiska defektów. Skupiska te mogą prowadzić do zwiększonej rekombinacji nośników ładunków, co ostatecznie obniża wydajność ogniwa słonecznego. Z kolei dobrze umieszczone domieszki srebra minimalizują utratę cyny i ograniczają defekty, umożliwiając bardziej stabilny i efektywny proces konwersji energii.
Czytaj też: Lepsze telewizory i wydajniejsze panele słoneczne. Naukowcy przeszli samych siebie
Wnioski z badań nad kesteritowymi ogniwami z domieszką srebra mogą mieć szersze zastosowanie w innych rodzajach technologii solarnych. Dzięki analizie wpływu srebra na redukcję defektów i stabilny wzrost kryształów, naukowcy w pewnym sensie stworzyli nowe podstawy do dalszej poprawy wydajności projektowania ogniw słonecznych. Ten przełom może mieć znaczący wpływ na rozwój wydajnych, niedrogich paneli fotowoltaicznych. Finalnie przy odpowiednim zastosowaniu domieszkowania srebrem, ogniwa kesteritowe mają szansę stać się ważnym graczem na rynku energii słonecznej, oferując dostępną i odpowiedzialną ekologicznie opcję dla globalnych potrzeb energetycznych.