Inżynierowie z amerykańskiej firmy Solar3D opracowali nową konstrukcję ogniw słonecznych z tzw. pułapkami świetlnymi, które ograniczają odbicie od powierzchni ogniwa i w ten sposób zwiększają jego wydajność – poinformował portal Technology Review.
Krzem posiada maksymalną wydajność konwersji światło-elektryczność na poziomie 29 proc., jednak standardowe krzemowe ogniwa słoneczne nie przekraczają wydajności 15-18 proc. Jedną z przyczyn jest, że 30 proc. światła, jakie trafia na powierzchnię ogniwa, odbija się od niego i ginie. Inną – pochłanianie elektronów przez sam krzem, zanim zostaną skonwertowane.
Naukowcy z firmy technologicznej Solar3D z USA postanowili przebudować klasyczne ogniwo słoneczne oparte na krzemie, tak, aby osiągnąć jak najwyższą wydajność. Jak powiedział Technology Review, Jim Nelson, zawiadujący badaniami i zarazem prezes zarządu Solar3D „niemożliwe jest uzyskanie wydajności rzędu 29 proc., ale chodziło nam o to, aby jak najbardziej się do tego poziomu zbliżyć”.
Nowe ogniwo słoneczne, skonstruowane przez naukowców i inżynierów z Solar3D zbudowane jest z trzech warstw. Pierwsza to przekładka z dwutlenku krzemu i innego zbliżonego materiału mającego zmniejszać odbicia światła od powierzchni komórki. Niższa, druga, zbudowana jest ze struktur o szerokości kilku mikrometrów, opartych na włóknach światłowodowych. Włókna te zawierają dwie cylindryczne warstwy, każda o innym współczynniku odbicia, które mają kierować światło do wnętrza ogniwa.
Według naukowców z Solar3D nowa konstrukcja używa istniejących już materiałów i z powodzeniem może być wytwarzana przez producentów ogniw, przy niewielkich zmianach technologii produkcji.
Firma poszukuje obecnie kapitału, aby wytworzyć długą serię testowa ogniw i sprawdzić jaw każdych warunkach. Pierwsze testy wykazały, że sprawność ogniw nowej konstrukcji wynosi około 22-23%, zaś seria informacyjna nowych ogniw może być gotowa jeszcze w obecnym roku.
Jak powiedziała Technology Review, Georgina Benedetti, analityk z firmy konsultingowej Frost & Sullivan, nowe technologie produkcji i zwiększania wydajności ogniw słonecznych mogą pomóc przemysłowi energii odnawialnej USA, przeżywającemu kryzys na skutek szybkiego rozwoju branży produkcji urządzeń energii odnawialnej w Chinach. Chińskie, mało wydajne, ale tanie ogniwa słoneczne i tanie turbiny wiatrowe zaczynają bowiem podcinać egzystencję branży energetyki odnawialnej w USA i Unii Europejskiej.
Tradycyjne ogniwo słoneczne 2D:
Trójwymiarowe ogniwo Solar3D złożone z wielu mikroogniw:
