Ultracienkie ogniwa słoneczne są bowiem wyjątkowo lekkie i elastyczne. Z tego względu mogłyby być stosowane wszędzie tam, gdzie typowe panele, wykonane na przykład z krzemu bądź perowskitów, nie mogą zostać zaimplementowane. Twórcy wymieniają w tym kontekście między innymi urządzenia typu wearables, drony, satelity czy statki kosmiczne.
Czytaj też: W końcu wiemy, jak organiczne ogniwa fotowoltaiczne przenoszą ładunki!
Innymi słowy, ogniwa słoneczne 2D mogą okazać się przydatne zarówno na Ziemi, jak i poza nią. A jeśli sprawdzą się przewidywania, to takie moduły mogłyby osiągnąć wydajność rzędu 200 watów na gram. Jako że jedną z podstawowych trudności stojących na drodze do popularyzacji tej technologii była właśnie niska efektywność, to zwalczenie tego problemu byłoby na wagę złota.
Na czele zespołu zajmującego się tą kwestią stoi Deep Jariwala z Uniwersytetu Pensylwanii. On i jego współpracownicy badają ogniwa słoneczne wykonane z półprzewodników 2D zwanych dichalkogenkami metali przejściowych. Wymienia się wśród nich selenek wolframu i dwusiarczek molibdenu. O ile początkowo moduły wykonane w takiej konwencji miały bardzo niską wydajność, nieprzekraczającą 1 procenta, tak w zeszłym roku udało się przeskoczyć próg 5 procent.
Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne mogą osiągać imponująco wysoką wydajność w przeliczeniu na wagę modułu, co zapewnia im szereg zastosowań
Taki wynik to wciąż rzecz jasna za mało, by można było mówić rewolucji, lecz nie od razu Rzym zbudowano. Kwestią sporną pozostawało to, gdzie znajduje się sufit opisywanej technologii. Próbując do niego dotrzeć, naukowcy szukali sposobów na zatrzymywanie światła, przy jednoczesnym zwiększeniu stopnia absorpcji. Aby tego dokonać zaprojektowali strukturę zatrzymującą światło. Tworzące ją warstwy są układane naprzemiennie i składają się z dwusiarczku molibdenu oraz tlenku glinu umieszczonych na odbijającej światło warstwie złota. W takiej konfiguracji możliwe jest pochłanianie nawet 90 procent padającego światła.
To z kolei mogłoby się przełożyć na wydajność sięgającą niemal 13 procent. Oczywiście jeśli zestawimy ten wynik z osiąganymi przez krzemowe, perowskitowe czy tandemowe panele fotowoltaiczne, to nie będzie on robił większego wrażenia. Nie w tym jednak rzecz. Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne to zupełnie inna para kaloszy, ponieważ ich grubość jest liczona w nanometrach. W przypadku klasycznej fotowoltaiki mowa natomiast o skali mikrometrów bądź milimetrów.
Czytaj też: Unijni urzędnicy na pewno są zachwyceni. Takiego wyniku fotowoltaiki jeszcze nie widzieli na oczy
I właśnie dlatego poszczególne rozwiązania mogą znaleźć zupełnie różne zastosowania. W przeliczeniu na gram ogniwa słoneczne 2D byłyby zdecydowanymi zwycięzcami, co pokazuje, że drzemie w nich ogromny potencjał. W ostatecznej konfiguracji w grę miałaby wchodzić nawet wydajność rzędu 200 W na gram. Taki wynik byłby mniej więcej 10-krotnie lepszy od osiąganych przez komercyjne ogniwa wykonane z tellurku kadmu.
Dichalkogenki metali przejściowych przebijają nawet organiczne ogniwa słoneczne, których wydajność to około 150 W na gram. Są przy tym stabilniejsze i lepiej znoszą upływ czasu. W ramach dalszych wysiłków naukowcy prawdopodobnie skupią się na zaprojektowaniu funkcjonalnego, cienkowarstwowego ogniwa słonecznego. Kolejnym wyzwaniem będzie odpowiednie skalowanie tej technologii.
