Wysoko wydajne ogniwa słoneczne na bazie tworzyw sztucznych
Ogniwa DSSC to obiecujące źródło czystej, taniej energii charakteryzujące się wysokim stopniem konwersji energii nawet w warunkach pełnego zachmurzenia lub sztucznego oświetlenia. Jednakże produkcja DSSC o tak wysokim stopniu konwersji i jednocześnie wysokiej przezroczystości stanowi nie lada wyzwanie, co znacznie ogranicza możliwość ich wykorzystania w systemach fotowoltaicznych montowanych w budynkach i pojazdach. W ramach unijnej inicjatywy naukowcy stworzyli INPHOFLEX (Integration of photonic nanostructures in flexible dye solar cells) bazujące na innowacyjnych strukturach nanofotonicznych rozwiązanie pozwalające uzyskać kompromis pomiędzy przezroczystością i wydajnością. Wskaźnik efektywności energetycznej pierwszego wyprodukowanego metodą kompresji fizycznej ogniwa DSSC na podłożu z tworzywa wynosił 6,4%. Następnie zespół eksperymentował z wielowarstwowymi sieciami optycznymi o dobrze określonych pikach odbicia światła w żądanym zakresie widma. Nowe metody pozwoliły osadzać kryształy fotoniczne bezpośrednio na fotosensybilizowanych anodach funkcjonujących jako reflektory tylne. Wrażliwość widmowa kryształów fotonicznych została dostrojona w różnych zakresach widma tak, aby pokryć niebieskie, zielone i czerwone pasma promieniowania widzialnego. Wyniki dowodzą, że elastyczne ogniwa DSSC zawierające kryształy fotoniczne charakteryzują się lepszą gęstością prądu zwarcia oraz sprawnością konwersji niż podobnej wielkości ogniwa bez tych kryształów. Okazało się również, że ogniwa słoneczne zachowują swoją sprawność początkową nawet w przypadku wygięcia luster. Aby jeszcze bardziej zoptymalizować konstrukcję ogniw DSSC na bazie tworzyw sztucznych, naukowcy zintegrowali te ogniwa z rozpraszaczami światła o losowym rozproszeniu, co zwiększyło stopień absorpcji światła. Zastosowanie dodatkowej warstwy adhezyjnej na elektrodzie pozwoliło zwiększyć efektywność zbierania ładunku. Projekt INPHOFLEX wyraźnie wskazuje, że uzyskanie elastycznych, lekkich ogniw DSSC o regulowanym kolorze, wysokiej sprawności i odpowiedniej przezroczystości jest możliwe. Takie ogniwa słoneczne posiadają ogromy potencjał możliwy do wykorzystania w zastosowaniach zewnętrznych, np. w instalacjach BIPV czy zasilanych akumulatorowo urządzeniach przenośnych, zainteresowanie którymi, jak się przewiduje, w nadchodzących latach będzie stale rosnąć.
Słowa kluczowe
Ogniwa słoneczne uczulane barwnikiem, wydajność konwersji, zintegrowane układy fotowoltaiczne, INPHOFLEX, kryształy fotoniczne
