Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

FP7

NANOSPEC — Wynik w skrócie

Project ID: 246200
Źródło dofinansowania: FP7-NMP

Poprawa wydajności ogniwa słonecznego

Fotowoltaika (PV) to metoda pozyskiwania energii z fotonów Słońca i konwertowania jej na energię elektryczną. Niestety obecnie wiele fotonów przechodzi przez system niewykorzystanych. Zespół europejskich naukowców opracował nową technologię, która ma za zadanie zwiększyć wydajność systemu.
Poprawa wydajności ogniwa słonecznego
Wydajność konwersji ogniwa słonecznego (SC) wiążąca maksymalną wygenerowaną energię z energią padania jest częściowo ograniczona przez energetyczne pasmo wzbronione materiałów SC. W krzemowych (Si) SC powstaje obecnie strata ponad 20% energii padania. Jest to spowodowane występowaniem fotonów o energii poniżej pasma wzbronionego SC przenikających przez urządzenie PV bez absorpcji.

Zespół finansowanego przez UE projektu NANOSPEC opracował nowatorską technologię konwersji w górę. Technologia ta umożliwia wyprodukowanie fotonu o wyższej energii (w obrębie pasma wzbronionego Si) z dwóch lub większej liczby fotonów o niższej energii, które w przeciwnym wypadku nie zostałyby wyeksploatowane. Dodatkowy materiał konwertujący w górę zwiększa wydajność teoretyczną z zadowalających 30% aż do 40% dla normalnego (nieskoncentrowanego) światła.

Powodzenie projektu oparto na innowacjach w trzech głównych obszarach obejmujących materiał konwertujący w górę, drugi materiał luminescencyjny do rozszerzania zakresu spektralnego i struktury fotoniczne do zarządzania fotonami. Liczne modele umożliwiające badania teoretyczne i symulacje doprowadziły do ważnych przełomowych odkryć dotyczących fizyki leżącej u podstaw wszystkich trzech innowacji.

Po obszernych badaniach dotyczących rozmaitych materiałów konwertujących górę i kombinacjach dopingujących, naukowcy wytypowali fluorek sodowy itru domieszkowany erbem (Er) (NaYF4 : 25 % Er3+) dla szerokopasmowego wzbudzenia podczerwonego. Mikrokrystaliczny proszek włączono do transparentnej macierzy perfluorocyklobutylu (PFCB) w celu integracji z urządzeniem SC konwertującym w górę.

Naukowcy zbadali także materiały luminescencyjne, które absorbują światło (w innych przypadkach transmitowane), a następnie emitują je w zakresie absorpcji konwertera w górę. Rolę tę spełniły nanokrystaliczne półprzewodzące kropki kwantowe (NQD), które emitują duży odsetek absorbowanych fotonów, nawet gdy są osadzone w PFCB.

Zespół wyprodukował spektralnie selektywne struktury fotoniczne, aby pomóc w zarządzaniu fotonami i promieniowaniem. Zadziałały one jak powierzchnia międzyfazowa pomiędzy energią słoneczną i NQD a koncentratorami fluorescencyjnymi, również oddzielając konwerter w górę od materiału fluorescencyjnego.

Zespół z powodzeniem wyprodukował kompletny system SC o dużej wydajności optycznej, w wyniku czego powstało ponad 20 publikacji w szanowanych czasopismach naukowych. Opracowana technologia wskazuje na nowe kierunki na rynku PV, które znajdą szerokie zastosowanie w licznych sektorach, w tym obrazowaniu medycznym.

Powiązane informacje

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