Nanoprzewody zwiększają wydajność ogniw słonecznych
Wykorzystanie energii słonecznej do produkcji elektryczności stało się rzeczywistością w wielu miastach na całym świecie. Zwiększanie sprawności przemiany i/lub obniżanie kosztów fotowoltaiki pozostaje głównym celem intensywnych badań i prac rozwojowych, na rzecz upowszechnienia tych rozwiązań na rynku na szeroka skalę. Finansowani ze środków UE naukowcy przebadali nanoprzewody oraz inne potencjalnie zwiększające sprawność materiały i architektury do wykorzystania w najnowocześniejszych urządzeniach w kontekście projektu "Solar cells based on nanowire arrays" (SOBONA). Badali oni zarówno nanoprzewody, jak i cienkowarstwowe struktury fotowoltaiczne oraz architektury hybrydowe wykorzystujące oba materiały. Skupili się na wykorzystaniu stopów związków półprzewodnikowych III-V i II-VI oraz polimerów organicznych. Ogniwa słoneczne oparte na nanoprzewodach posiadające pierwszorzędne właściwości fotowoltaiczne stopów III-V i II-VI mogą zapewnić porównywalną do krzemu sprawność przy jednocześnie zmniejszonym wykorzystaniu materiałów, co znacznie obniży koszty. Architektury typu rdzeń-otoczka mogą wyeliminować niekorzystne kompromisy między charakterystyką wydajności systemów optycznych i elektrycznych. W celu stworzenia układu z nanoprzewodów zespół z powodzeniem wykorzystał litografię wiązką elektronów, rozpylanie magnetronowe i sublimacje w zamkniętej przestrzeni. Przetestowano dużą liczbę materiałów z nanoprzewodów opartych na systemach III-V i II-VI, co zaowocowało licznymi publikacjami. Zespół stworzył też struktury hybrydowe, włączając nanoprzewody do istniejących systemów cienkowarstwowych. Kilka urządzeń wykazało sprawność przemiany światła wynoszącą prawie 10%, zbliżając się do rekordu świata dla ogniw opartych na nanoprzewodach. Przygotowanie i charakterystyka układów z nanoprzewodów zostały wsparte przez teoretyczne modele formacji wzrastania, wykorzystujące wyniki eksperymentalne. Ogromne ilości materiałów, parametrów i opracowanych struktur zapewnią ważne podstawy dla rozwoju przyszłych systemów. Projekt SOBONA przyniósł wiele obiecujących koncepcji ogniw słonecznych opartych na najnowocześniejszych układach z nanoprzewodów. Dzięki czemu bariery związane z kosztami i sprawnością ogniw powinny zniknąć, otwierając drogę do upowszechnienia technologii na rynku na szeroką skalę. Nie tylko pobudzi to branże energii słonecznej, ale przyniesie wiele pożytku dla zdrowia planety.
