Jak podnieść wydajność paneli solarnych? Wystarczy je zdeformować

Fot. Pixabay
Niestety, wszystkich posiadaczy paneli solarnych, którzy już sięgali po drabinę i młotek musimy powstrzymać. Rzecz jest odrobinę bardziej skomplikowana. Choć badania przeprowadzone przez uczonych z Warwick wykazały, że możliwe jest - dosłownie - wyciśnięcie dodatkowej energii z ogniw fotowoltaicznych poprzez deformację kryształów typu p i n, stosowanych w tego typu półprzewodnikach.

Większość obecnie dostępnych komercyjnie paneli słonecznych składa się z dwóch warstw. W jednej są dodatnio naładowane półprzewodniki p, w drugiej półprzewodniki n z ładunkiem ujemnym. Właściwa przemiana energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną odbywa się w wyniku zjawiska fotoelektrycznego (jego naukowy opis zawdzięczamy Einsteinowi, który właśnie za to otrzymał w 1921 r. nagrodę Nobla) zachodzącego na półprzewodnikowym złączu typu p-n. Gdy komórka ogniwa fotowoltaicznego pochłania światło, to fotony (o energii większej niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika), trafiające na złącze półprzewodników p i n w panelu powodują przemieszczanie się elektronów do obszaru n, a nośników ładunku do obszaru p. W efekcie mamy różnicę potencjałów, a tym samym napięcie elektryczne. Jest jednak pewien problem, został on sformułowany jako bariera Shockleya-Queissera. Po prostu fotoreaktywne złącze p-n paneli słonecznych ma teoretyczną sprawność na poziomie 33,7 procent. Oznacza to, że nie cała energia słoneczna zostanie zamieniona na energię elektryczną.

Profesor Marin Alexe
Profesor Marin Alexe uważa, że dzięki połączeniu nowego efektu z już stosowanymi rozwiązaniami zyskamy znacznie wydajniejsze ogniwa fotowoltaiczne (fot. University of Warwick).

Badacze z Warwick odkryli nowy efekt, który nazwali efektem flexo-fotowoltaicznym. Zauważyli oni mianowicie, że w momencie, gdy poszczególne kryształy ulegają deformacji, a półprzewodniki stają się niesymetryczne, panele są w stanie wygenerować większą ilość energii elektrycznej z tej samej ilości światła słonecznego. Profesor Marin Alexe z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Warwick podkreśla też niezwykłe znaczenie tego odkrycia: „To pokazuje, że dzięki zaaplikowaniu odpowiednich zniekształceń, jakikolwiek półprzewodnik może zostać przekształcony w generator fotowoltaiczny bez potrzeby stosowania chemicznego domieszkowania czy jakiegokolwiek innego procesu uzdatniającego”.

Profesor Alexe podkreśla, że nie zmierzono jeszcze dokładnie, na ile efektywne jest opisywane zjawisko, ale w zasadzie nic nie stoi na przeszkodzie, aby konstruować panele nowej generacji, łączące klasyczny efekt fotoelektryczny na złączach p-n i nowo odkryty efekt flexo-PV.

Kiedy na rynku zobaczymy zatem panele zupełnie nowej generacji odznaczające się znacznie wyższą efektywnością? Do tego jeszcze długa droga. Samo odkrycie efektu to dopiero początek długiej drogi optymalizacji procesów inżynieryjnych. Zespół z Warwick musi zadbać też o ochronę prawną badań, stosowny wniosek patentowy został już złożony. Później trzeba znaleźć jeszcze firmy, które przekują ideę i odkrycie w masowo dostępny produkt. Niemniej, pierwszy krok na drodze do bardziej wydajnych paneli został zrobiony. | CHIP.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.