Prozirni nanoslojevi za više solarne energije
Nanostrukturirani materijal i novi dizajn ćelija utiru put za proizvodnju silicijskih solarnih ćelija s više od 26 posto učinkovitosti
Trenutno se na Suncu izloženim mjestima grade elektrane koje će nas solarnom električnom energijom opskrbljivati za manje od dva centa po kilovatsatu. Dostupne solarne ćelije na bazi kristalnog silicija, a takvih je oko 95 posto, učinkovite su do 23 posto. Uz učinkovitost veću od 26 posto, troškovi bi mogli dodatno pasti.
Međunarodna radna skupina koju vode istraživači fotovoltaike iz Forschungszentruma Jülich to pokušavaju postići s nanostrukturnim, prozirnim materijalom i sofisticiranim dizajnom. O rezultatima svojih dugogodišnjih istraživanja izvijestili su u znanstvenom časopisu Nature Energy.
Silicijeve solarne ćelije kontinuirano su se poboljšavale tijekom posljednjih desetljeća i već su dosegle vrlo visoku razinu razvoja. Međutim, neželjeni učinak rekombinacije i dalje se javlja nakon apsorpcije sunčeve svjetlosti i fotonaponske generacije nosača električnog naboja.
U ovom se procesu negativni i pozitivni nosači naboja međusobno kombiniraju i poništavaju prije nego što bi se mogli iskoristiti za protok solarne električne energije. Taj učinak može se ublažiti pasivizacijom pomoću posebnih materijala posebnih svojstava.
Jedinstvena kombinacija tri svojstva
"Naši nanostrukturirani slojevi nude upravo ovu željenu pasivizaciju", kaže Malte Köhler s Instituta za energetiku i klimu Jülich. Uz to, ultra tanki slojevi su prozirni i pokazuju visoku električnu vodljivost. Navodno nijedan drugi pristup zasad ne kombinira ova tri svojstva - pasivizaciju, prozirnost i vodljivost.
Prvi prototip postigao je visoku učinkovitost od 23,99 posto u laboratorijskim uvjetima. No simulacije pokazuju da je učinkovitost ovih solarnih ćelija veća od 26 posto.
Ovaj postupak odvijao se u nekoliko koraka. Prvo su na tanki sloj silicijevog dioksida istraživači nanijeli dvostruki sloj sitnih nanokristala silicij-karbida u obliku piramide, koristeći pritom dvije različite temperature. Nakon toga nanesen je i prozirni sloj indij kositrovog oksida. Pritom su korišteni mokri kemijski procese, taloženje kemijskih para (CVD) i postupak raspršivanja.
Istraživači su u izradi ovih solarnih ćelija surađivali s nekoliko instituta u Nizozemskoj, Kini, Rusiji i Ekvadoru. Slijedi daljnja optimizacija, a istraživači se nadaju da će za novu tehnologiju zanimanje pokazati i proizvođači solarnih ćelija.
