Większość tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych nie jest w stanie konwertować długofalowych fotonów o niskiej energii w prąd elektryczny. Zespół badaczy pod kierunkiem Matthew Lamba z George Washington University ma jednak nadzieję, że dzięki wykorzystaniu nowatorskich materiałów możliwe będzie niebawem stworzenie ogniw ze znacznie szerszym spektrum absorbowanej i przetwarzanej energii słonecznej.

Zespół Lamba stworzył prototypowe ogniwo fotowoltaiczne, które zdolne jest dla absorbowania niemalże całego widma słonecznego i konwersji fotonów na prąd elektryczny. Dzięki temu charakteryzuje się ono rekordową wydajnością – 44,5%.

Naukowcy wykorzystali zupełnie odmienną od klasycznych ogniw architekturę. Opisywane urządzenie składa się tak naprawdę z kilku ogniw zespolonych ze sobą jedno za drugim w postaci warstw na wspólnym podłożu. To zupełnie inne podejście od chociażby wykorzystywania klasycznych ogniw fotowoltaicznych w połączeniu z koncentratorami promieniowania słonecznego – taka architektura jest często używana do zwiększania wydajności ogniwa PV.

Zasada działania nowego ogniwa jest całkiem prosta – każda kolejna warstwa absorbuje inną część promieniowania słonecznego. Dzięki temu ogniwo jest w stanie zaabsorbować i skonwertować na prąd elektryczny niemalże połowę energii, jaką daje Słonce. Klasyczne ogniwa krzemowe potrafią skonwertować zaledwie około jednej czwartej tej energii.

Tak wysoka wydajność absorpcji i konwersji wynika z faktu zarówno warstwowości ogniwa, jak i połączenia doskonałych materiałów – rekordzistów wydajności opartych na antymonku galu. Dzięki wykorzystaniu technologii specjalnego druku i transferu ogniw na różne podłoża możliwe było bardzo precyzyjne nanoszenie poszczególnych warstw na siebie.

Problem z tym projektem leży w wysokiej cenie opisywanych materiałów i procesów produkcji. Naukowcu uważają jednak, że wraz z postępem technologii materiały i ich obróbka będą tanieć. Dodatkowo dzięki wykorzystaniu np. koncentratorów słonecznych można zmniejszyć zapotrzebowanie na surowe materiały do produkcji ogniwa bez poświęcania ich wydajności. Finalnie, wraz z rozpoczęciem masowej produkcji tego rodzaju systemów miałoby to doprowadzić do redukcji ich ceny.

Badania naukowców poświęcone opisywanemu ogniwu opublikowane zostały w czasopiśmie „Advanced Energy Materials”. Autorami tego projektu jest wspomniany Matthew Lamb wraz z dwunastoma naukowcami z amerykańskiego Naval Research Laboratory i innych instytucji ze Stanów Zjednoczonych.

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.