Fotowoltaika zyska potężny wzrost wydajności. Wystarczyło porzucić równanie sprzed 80 lat

Niemal osiemdziesiąt lat temu zaczęto wykorzystywać równanie Shockleya w odniesieniu do funkcjonowania ogniw słonecznych. Niedawno przyszła jednak pora na zmiany, a naukowcy sądzą, że przełożą się one na wzrost wydajności fotowoltaiki.
Fotowoltaika zyska potężny wzrost wydajności. Wystarczyło porzucić równanie sprzed 80 lat

Wspomniane równanie odnosi się do związku pomiędzy napięciem elektrycznym na diodzie a płynącym przez nią prądem elektrycznym. Za sprawą nowych badań, których wyniki zostały zaprezentowane na łamach PRX Energy, rozumienie tej zasady w odniesieniu do cienkowarstwowych ogniw słonecznych może ulec kompletnej zmianie.

Czytaj też: Nazywają to świętym Graalem fotowoltaiki. Krzem odejdzie w zapomnienie

Krótko mówiąc: inżynierowie z Walii oraz Szwecji opracowali nieznany wcześniej model analityczny pozwalający na zgłębianie tajemnic cienkowarstwowych ogniw słonecznych. To z kolei powinno utorować drogę do rozwoju całej technologii i zwiększenia sprawności konwersji mocy paneli fotowoltaicznych. 

Za ustaleniami w tej sprawie stoją przedstawiciele Swansea University oraz Åbo Akademi University. Chcieli jak najdokładniej zbadać cienkowarstwowe ogniwa słoneczne, które składają się z elastycznych i tanich materiałów. Niestety, ich wydajność jest daleka od zadowalającej, choć przyczyny takiego stanu rzeczy pozostawały niejasne. Przynajmniej z wykorzystaniem dotychczas dostępnych modeli analitycznych.

Fotowoltaika w postaci cienkowarstwowych ogniw słonecznych powinna zyskać na wydajności dzięki opracowaniu nowego modelu analitycznego

Wydaje się, iż kluczową rolę w wydajności takich ogniw pełni równowaga między gromadzeniem energii elektrycznej wytwarzanej przez światło a minimalizacją strat będących pokłosiem rekombinacji. To ostatnie zjawisko prowadzi do sytuacji, w której ładunki elektryczne wzajemnie się neutralizują. Zebrane informacje powinny mieć wpływ na to, jak identyfikujemy przyczyny obniżonej sprawności konwersji mocy, dzięki czemu może udać się je zwalczać.

Dotychczasowa luka, wynikająca z niedostatecznej dokładności modeli, została wypełniona dzięki ostatnim postępom. Wdrożone podejście pozwala uporać się z ograniczeniami, które dotykały cienkowarstwowych ogniw słonecznych, a zarazem pozostawały nieaktualne w przypadku znacznie popularniejszych wariantów krzemowych. 

Czytaj też: Właściciele fotowoltaiki obudzili się w nowej Polsce. Chaotyczna zmiana budzi spore obawy

Według członków zespołu badawczego opracowany przez nich model powinien pozwolić na utworzenie nowych ram z zakresu projektowania cienkowarstwowych ogniw słonecznych o podwyższonej wydajności. Poza tym powinien znaleźć zastosowanie w przypadku fotodetektorów, usprawniania istniejących urządzeń i analizowania właściwości materiałów. Sektor fotowoltaiczny może więc rysować swoją przyszłość w różowych barwach.