Nowe ogniwo fotowoltaiczne wytwarza elektryczność z podczerwieni i ultrafioletu

Grupa japońskich naukowców zademonstrowała prototyp nowego typu ogniw fotowoltaicznych, które wytwarzają energię elektryczną zarówno ze światła widzialnego, jak i podczerwonego oraz nadfioletowego. Mogą one przyczynić się do rozwoju wysoko wydajnych ogniw fotowoltaicznych.

Badania prowadzone są przez prof. Saki Sonoda z Kioto Institute of Technology. Prototyp ogniwa posiada wysokie napięcie rozwarcia (V_OC) na poziomie około 2V, ale o niskiej efektywności przetwarzania energii. Prof. Sonada i jego zespół mają nadzieję, że współczynniki konwersji można poprawić.

Materiały fotowoltaiczne przekształcają światło na energię elektryczną na poziomie atomu poprzez pochłanianie fotonów światła i uwalnianie elektronów. Większość ogniw fotowoltaicznych to urządzenia „multijunction” złożone z pojedynczych komórek węzła ułożone w porządku malejącym pasm energetycznych. Ogniwo na górze wychwytuje wysokoenergetyczne fotony, natomiast ogniwa na dole o niskich pasmach energetycznych wychwytują fotony o niskiej energii. Dzięki temu nowe ogniwo jest w stanie absorbować fotony o szerokim zasięgu energetycznym.

Zespół wykonał 10mm kwadratowe ogniwa fotowoltaiczne poprzez dodanie pierwiastków takich jak mangan (Mn) i kobalt (Co) do przejrzystego półprzewodnika azotku galu (GaN). Dzięki dodaniu pierwiastków współczynnik pochłaniania GaN jest wyższy, co pozwala na absorbcję znacznie szerszego spektrum światła, w tym podczerwieni, światła widzialnego i ultrafioletu. Ogniwo wykonane z azotku galu z dodatkiem manganu lub kobaltu jest czarne, a jednocześnie przejrzyste, natomiast GaN bez dodatków nie jest.

Źródło: physorg.com