Fotowoltaika jest obecnie bardzo daleka od rentowności, tylko polityka dotacji daje złudzenie, że tak jest. Potencjał postępu, zwłaszcza w zakresie efektywności energetycznej, jest zatem znaczący. Oto przykład badań mających na celu poprawę tego kryterium… ale jakim kosztem?
„Na Uniwersytecie Notre Dame w stanie Indiana grupa naukowców pod kierownictwem dr Prashanta V. Kamata opracowała ogniwa fotowoltaiczne, łącząc półprzewodnikowe kropki kwantowe o różnych rozmiarach i nanorurki TiO2 w miejsce konwencjonalnie stosowanych półprzewodników. , dzięki czemu są znacznie bardziej wydajne. Badanie, wspierane przez Biuro Podstawowych Nauk Energetycznych Wydziału Energii, zostało opublikowane w Journal of the American Chemical Society.
Naukowcy używają tych półprzewodnikowych kropek kwantowych z selenku kadmu (CdSe), a nie innych materiałów, ponieważ mają one wyjątkową zaletę polegającą na pochłanianiu pewnych długości fal światła, w zależności od ich wielkości: mniejsze kropki kwantowe będą absorbują krótsze fale, większe będą absorbować dłuższe. Łącząc kilka rodzajów kropek kwantowych z CdSe, naukowcy mogą zatem tworzyć fotoczułe komórki, które pochłaniają szersze spektrum światła i dzięki temu są bardziej wydajne. Zespół ułożył te kropki kwantowe w uporządkowany wzór na powierzchni warstwy o grubości nanometrycznej i zintegrował z nimi nanorurki dwutlenku tytanu (TiO2). Kropki kwantowe absorbują fotony i wytwarzają elektrony, które są następnie przenoszone przez nanorurki i zbierane przez elektrodę, wytwarzając w ten sposób fotoprąd.
Oprócz absorpcji określonych długości fal, naukowcy zauważyli, że rozmiar kropek kwantowych ma wpływ na wydajność, eksperymentując z czterema typami tych nanocząstek (od 2,3 do 3,7 nm średnicy wykazują piki absorpcji przy długościach fal od 505 do 580 nm). Mniejsze kropki kwantowe mogą szybciej przekształcać fotony w elektrony, podczas gdy większe kropki pochłaniają większy procent fotonów. Kropki kwantowe o średnicy 3 nm oferują najlepszy kompromis. Po opracowaniu pierwszej komórki fotowoltaicznej składającej się z różnych typów kropek kwantowych, naukowcy planują kolejne etapy swoich badań w celu stworzenia „tęczowych” komórek, nakładając warstwy kropek kwantowych zgodnie z ich rozmiarem: warstwa zewnętrzna, mniejsze pochłaniają kolor niebieski, a światło czerwone (o większej długości fali) przechodzi przez tę warstwę, aby dotrzeć do warstwy wewnętrznej złożonej z większych kropek kwantowych, które pochłaniają czerwień, tworząc gradient d Absorpcja „tęczowa”, przy jednoczesnym połączeniu efektów szybkiej konwersji małych kropek kwantowych i wysokiego współczynnika absorpcji większych kropek kwantowych.
Obecne fotoczułe ogniwa silikonowe mają sprawność od 15 do 20%, reszta jest tracona pod wpływem ciepła. Kamat przewiduje większą wydajność z tymi nowymi typami „tęczowych” ogniw fotowoltaicznych, która może z łatwością przekroczyć 30%. "
Źródło: BE sztolni
Porozmawiaj o forums: nowe panele słoneczne z wydajnością 30%? i kolejna innowacja ogniwa fotowoltaiczne z wydajnością 90%?