Naukowcy z Centrum Nauk Fizycznych i Technologii (FTMC) na Litwie we współpracy z ekspertami z Politechniki Tallińskiej w Estonii przedstawili na łamach czasopisma Journal of Materials Chemistry A propozycję nowego materiału, który nadawałby się jako skuteczny dodatek lub główny element w panelach słonecznych kolejnej generacji.
Czytaj też: Czyżby producenci paneli słonecznych kłamali? Badania z Afryki nie przynoszą nic dobrego
Badania Litwinów i Estończyków były motywowane obecną sytuacją na rynku fotowoltaicznym. Wzrost cen energii produkowanej z konwencjonalnych źródeł sprawił, że wiele gospodarek coraz śmielej inwestuje w OZE. Wraz ze wzrostem zainteresowania fotowoltaiką pojawia się równocześnie potrzeba poprawy ich wydajności. Obecnie dostępne w sprzedaży moduły wciąż charakteryzują się poziom sprawności konwersji energii rzędu około 22-25 proc.
Zamiast krzemowych paneli słonecznych z Chin być może będziemy chcieli modułów z Litwy
Niejednokrotnie publikowaliśmy wiele propozycji nowych rozwiązań dla fotowoltaiki. Naukowcy z Litwy sugerują, że najlepszym rozwiązaniem jest tworzenie wielozłączowych ogniw słonecznych, które będą w stanie absorbować więcej energii słonecznej i przemieniać ją na elektryczną. Teoretycznie wydajność takich urządzeń mogłaby osiągać niespotykane dotąd 50 proc. wydajności.
Czytaj też: Rekord paneli słonecznych w Polsce. Fotowoltaika zmiotła elektrownie węglowe
Badacze skoncentrowali swoje działania na półprzewodnikach, które posiadają ogólną strukturę chemiczną podobną do związków perowskitowych, czyli ABX3. Niemniej zamiast tlenków czy halogenków zajęli się oni analizą związków, gdzie X stanowi siarka lub selen. Natomiast w miejscach A i B podstawiali powszechnie występujące nietoksyczne metale.
To drugie kryterium jest niezwykle ważne z uwagi na dotychczasowe stosowanie bardzo rzadkich i trujących pierwiastków w ogniwach nowej generacji. Jak dodaje główny autor artykułu, dr Rokas Kondrotas cytowany w komunikacie prasowym FTMC: “w obecnej sytuacji geopolitycznej w Europie i przy obawach związanych ze środowiskiem ważne jest, aby nowe materiały badane pod kątem zastosowania w energii odnawialnej składały się z pierwiastków występujących powszechnie i nie zawierały surowców krytycznych”.
Finalnie uczeni zidentyfikowali jeden konkretny związek, które budzi ogromne nadzieje. Mowa tutaj o selenku tytanu, cyny i cyrkonu o wzorze Sn(ZrxTi1-x)Se3. Co istotne w jego przypadku, wprowadzenie tytanu w wysokości stężenia 44 proc. nie spowodowało jeszcze zmiany struktury krystalicznej stopu, ale wpłynęło korzystnie na właściwości optyczne i elektryczne związku.
Naukowcy dodają, że większa ilość tytanu przesuwa zakres absorpcji w kierunku światła w podczerwieni. Ta część widma nie jest pochłaniania przez zwykłe krzemowe panele słoneczne. Zatem wskazany związek mógłby być istotnym dodatkiem poszerzającym zakres pracy modułu. Nie potrzeba zresztą jego jakoś bardzo dużej ilości. Okazuje się, że warstwa o grubości 20 razy mniejszej od ludzkiego włosa już jest w stanie absorbować całe światło słoneczne.
Czytaj też: Recykling paneli słonecznych na rekordową skalę. Amerykanie mają niesamowitą technologię
Póki co pozostaje nam trzymać kciuki za badaczy zza północnej granicy, aby kontynuowali prace nad nowym materiałem fotowoltaicznym. W obliczy zalewu chińskich paneli słonecznych należy tym mocniej wspierać europejskie technologie w tym zakresie. Dlatego również projekt litewsko-estoński był dofinansowany z programu badań i innowacji Unii Europejskiej „Horyzont 2020”.