Prototypowy panel TMD

Przełom w energetyce! Ultracienkie ogniwa fotowoltaiczne coraz bliżej

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali nowe ogniwa fotowoltaiczne, które mogą być przydatne do produkcji ultracienkich i ultralekkich paneli słonecznych. Można będzie je zastosować zarówno w rozwiązaniach mobilnych, jak i stacjonarnych.

Inżynierowie z całego świata starają się poprawić wydajność istniejących ogniw fotowoltaicznych, a także nadać im nowych właściwości, np. elastyczności. Teraz zespół uczonych z Uniwersytetu Stanforda wykonał ważny krok w kierunku realizacji tego celu. Półprzewodniki złożone z monowarstwy dichalkogenu metalu przejściowego (TMD) pochłaniają bardzo dużo promieniowania słonecznego, które pada na powierzchnię.

Wyobraźmy sobie autonomicznego drona, który jest zasilany za pomocą paneli słonecznych na szczycie skrzydeł, które są 15 razy cieńszy od kartki papieru. To jest właśnie obietnica TMD.

Koosha Nassiri Nazif, główny autor badania

Koniec z krzemem – nadchodzą nowe ultracienkie ogniwa

Poszukiwania nowych materiałów do produkcji paneli słonecznych są konieczne, ponieważ ten obecnie dominujący – krzem – jest ciężki, nieporęczny i sztywny. Nie ma możliwości zastosowania go w elastycznych panelach. Nie nadaje się do urządzeń typu wearables, czujników i pojazdów elektrycznych.

Krzem stanowi obecnie 95% rynku energii słonecznej, ale jest daleki od doskonałości. Potrzebujemy nowych materiałów, które są lekkie, zginane i bardziej przyjazne dla środowiska.

prof. Krishna Saraswat, jeden z autorów pracy

TMD stanowią dobrą alternatywę dla krzemu, ale w dotychczasowych eksperymentach zaledwie 2% pochłanianego światła słonecznego przemieniono w energię elektryczną. W przypadku paneli krzemowych wartość ta zbliża się do ok. 30%.

Czytaj też: Perowskit i panele słoneczne, to jedyne słuszne połączenie w dążeniu do zerowej emisji

Panele TMD opracowane przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda osiągnęły wydajności rzędu 5,1%. Autorzy twierdzą, że możliwe jest osiągnięcie wydajności rzędu 27% po przeprowadzeniu optycznej i elektrycznej optymalizacji. Taka wartość byłaby porównywalna z najlepszymi istniejącymi krzemowymi panelami słonecznymi.

Prototypowe panele TMD miały aż 100 razy większy stosunek mocy do masy niż jakiekolwiek panele TMD stworzone do tej pory. Prototyp wyprodukował energię rzędu 4,4 W/g, co jest wartością konkurencyjną dla innych obecnie stosowanych cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych.

Reklama

Sądzimy, że możemy zwiększyć ten kluczowy współczynnik jeszcze dziesięciokrotnie poprzez optymalizację. Praktyczna granica naszych ogniw TMD to ok. 46 W/g.

prof. Krishna Saraswat

Niestety, ultracienkie panele TMD nie są jeszcze gotowe do masowej produkcji. Sam proces jest długi i złożony. Więcej na ten temat można przeczytać w Nature.