Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Zmiana status quo w energii słonecznej

W ramach finansowanych ze środków UE badań opracowywane są nowe materiały i procesy, aby produkcja i eksploatacja ogniw fotowoltaicznych była bardziej wydajna i opłacalna.
Zmiana status quo w energii słonecznej
Od dziesiątek lat technologia słoneczna i jej zastosowania są uzależnione od barwnikowych ogniw fotowoltaicznych (DSSC). Naśladując naturalną absorpcję światła w czasie fotosyntezy, ogniwa DSSC wykorzystują światłoczuły barwnik, który pochłania fotony i używa ich energii do pobudzania elektronów przesyłanych następnie do warstwy nanokrystalicznego dwutlenku tytanu. Mimo iż proces ten dobrze się sprawdza, przetwarzanie wysokotemperaturowe, jakiego wymaga tytan, nie koreluje z tanimi metodami produkcji, co stanowi przeszkodę na drodze do masowej produkcji paneli fotowoltaicznych i zwiększenia wykorzystania energii słonecznej.

Nie zadowalając się zastanym status quo, partnerzy finansowanego ze środków UE projektu NANOMATCELL postanowili znaleźć lepsze rozwiązanie, które potencjalnie może zapewnić branży energii słonecznej ogromny impuls.

Pożegnanie z tytanem

Naukowcy z projektu NANOMATCELL postanowili zastąpić tytan innowacyjnymi materiałami i technologiami do produkcji wysokowydajnych ogniw fotowoltaicznych przygotowywanych z roztworu. Zespół złożony z ekspertów od materiałoznawstwa, chemii, pasywacji powierzchni i fizyki, postanowił lepiej wykorzystać widmo słoneczne za pomocą nowych materiałów, które będą w stanie zapewnić wysoką sprawność przetwarzania ogniw fotowoltaicznych oraz nowatorskich półprzewodników panchromatycznych opartych na przyjaznych dla środowiska związkach i procesach.

Osiągnięcie tych celów było nie lada wyzwaniem, gdyż wymagały one opracowania wielu nowych strategii i komponentów. Zespół musiał na przykład najpierw opracować nowe strategie syntezy, wzrostu i domieszkowania nanokryształów i nanoprzewodów półprzewodnikowych. Zważywszy na fakt, że główną rolę w funkcjonowaniu ogniw DSSC odgrywa barwnik, naukowcy musieli stworzyć nowe barwniki będące w stanie w pełni wykorzystać większą część widma – to znaczy musiały powstać nowe barwniki dla krótkich fal i nowe barwniki poprawiające absorpcję w zakresie bliskiej podczerwieni.

Zwiększona absorpcja przez rynek

To jednak na razie tylko same ogniwa DSSC, a problem polegał również na tym, co zrobić ze światłem po jego absorpcji. Na tym polu osiągnięcia naukowców również są znaczące pod względem poprawy ogólnej sprawności ogniw fotowoltaicznych. W ramach projektu NANOMATCELL powstała cała gama ogniw fotowoltaicznych opartych na panchromatycznych absorberach nieorganicznych i hybrydowych – wszystkie z nich cechują się podwyższoną sprawnością i potencjałem dalszej optymalizacji.

Dzięki nowym metodom przetwarzania, jakie powstały w toku projektu, niektóre ogniwa fotowoltaiczne osiągnęły przełomową, bo przewyższającą 15%, sprawność. Inaczej mówiąc projekt NANOMATCELL podniósł sprawność ogniw DSSC do takiego poziomu, że prawdopodobna wydaje się powszechna absorpcja na rynku.

Oddziaływanie bieżące

Pomimo zakończenia prac nad projektem, jego oddziaływanie nie ustało. Jak czytamy w artykule naukowym, który ukazał się niedawno w czasopiśmie »Nature Communications« – już trwają prace nad nowym fotodetektorem hybrydowym łączącym kropki grafenowe i kwantowe. Połączenie tych dwóch technologii materiałowych może zaowocować szybkimi, sprawnymi i tanimi urządzeniami pracującymi w zakresie widma widzialnego, bliskiej podczerwieni i fal krótkich (SWIR), aż do fal długości około 3 µm.

Naukowcy są przekonani, że to nowatorskie podejście będzie kompatybilne z masową produkcją krzemowych CMOS i powstających, elastycznych platform elektronicznych. Obecna wysoka sprawność fotodetekcji w zakresie SWIR poza 1 µm opiera się zazwyczaj na stosunkowo kosztownych urządzeniach, tymczasem wypracowane osiągnięcie wprowadza kolejną zmianę do tradycyjnego podejścia do technologii ogniw fotowoltaicznych – przynosząc wiele oszczędności.

Więcej informacji:
witryna projektu NANOMATCELL

Źródło: Na podstawie informacji uzyskanych z projektu

Powiązane informacje

Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę