Limit Shockleya-Queissera, który przez lata ograniczał fotowoltaikę
Od lat jednym z największych ograniczeń technologii fotowoltaicznych był tzw. limit Shockleya-Queissera. Określa on maksymalną sprawność pojedynczego ogniwa słonecznego, która dla krzemu wynosi około 29-33 procent. W praktyce oznacza to, iż znaczna część energii docierającej ze Słońca pozostaje niewykorzystana, ponieważ nadmiar energii fotonów jest tracony w postaci ciepła.
Czytaj też: Fotowoltaiczny szok! Zbadali panele słoneczne i odkryli kłamstwo, w które wierzyliśmy
Nowe badania, prowadzone przez naukowców z Japonii i Niemiec, sugerują jednak, że to ograniczenie nie jest ostateczne. Zespół odpowiedzialny za te rewelacje wykorzystał zaawansowany związek chemiczny oparty na molibdenie, działający jako tzw. emiter spin-flip. Technologia ta pozwala wykorzystać zjawisko, dzięki któremu jedna wysokoenergetyczna cząstka światła może wygenerować więcej niż jeden nośnik energii.
Co to tak naprawdę daje? Ano możliwość “pomnażania” energii jeszcze na etapie jej przechwytywania. W eksperymentach laboratoryjnych udało się osiągnąć efektywność przekraczającą 100 procent. Ba, w niektórych symulacjach inżynierowie odnotowali nawet około 130 procent. Nie oznacza to oczywiście stworzenia energii z niczego, lecz znacznie efektywniejsze wykorzystanie energii pojedynczych fotonów, które wcześniej była tracona.
Inżynierowie wiedzą już, jak minimalizować straty energii ze Słońca
Już wcześniej naukowcy zaczęli przełamywać ograniczenia tradycyjnych paneli dzięki zastosowaniu materiałów perowskitowych oraz konstrukcji wielowarstwowych. Takie rozwiązania pozwalają wychwytywać różne zakresy promieniowania słonecznego, a ich sprawność przekroczyła już 30 procent, z potencjałem sięgającym nawet ponad 35 procent.
Nowa metoda może jednak pójść jeszcze dalej, ponieważ nie tylko zwiększa zakres absorpcji światła, lecz fundamentalnie zmienia sposób konwersji energii. Jeśli technologia zostanie rozwinięta i wdrożona na skalę przemysłową, może doprowadzić do powstania paneli słonecznych o wydajności znacznie przewyższającej wszystko, co dostępne jest obecnie na rynku.
Czytaj też: Co oni stworzyli?! Ta bateria bije rekordy magazynowania energii
Na razie odkrycie pozostaje na etapie badań laboratoryjnych i wymaga dalszych testów oraz dopracowania pod kątem stabilności i kosztów produkcji. Mimo to sami zainteresowani podkreślają, że jest to jeden z najbardziej obiecujących kierunków w rozwoju energetyki odnawialnej. Jeśli zapowiedzi się potwierdzą, będziemy mogli mówić o początku nowej ery w energetyce słonecznej.
Źródło: Journal of the American Chemical Society, EurekAlert
