Ogniwa słoneczne nowej generacji
Zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego do roku 2020 20% energii zużywanej w Unii Europejskiej musi pochodzić z odnawialnych źródeł. Jednak aby osiągnąć ten cel, konieczne jest zintensyfikowanie działań naukowych w zakresie energii odnawialnej. Koloidalne nanokryształy półprzewodnikowe wydają się być olbrzymim krokiem naprzód na drodze do stworzenia wysoko wydajnych, tanich ogniw słonecznych. Te widoczne dopiero w skali nano cząsteczki kryształów przewodzą prąd elektryczny i posiadają niezwykłe właściwości, dzięki czemu są obiecującym materiałem do zastosowania w ogniwach słonecznych. Do niepodważalnych zalet nanokryształów należą kontrolowany proces pochłaniania energii, silny potencjał absorpcji oraz stabilna reakcja na światło. Jednakże wiele najnowszych układów nanokrystalicznych przeznaczonych do ogniw fotowoltaicznych bazuje na toksycznych materiałach i rzadko występujących pierwiastkach. Dla naukowców ważne jest, aby nowo opracowywane systemy były oparte na obojętnych dla środowiska i powszechnie dostępnych pierwiastkach o silnych właściwościach absorpcyjnych. W ramach unijnej inicjatywy SUNLIGHT (Solution-processed nanocrystal photovoltaics from environmentally benign and earth-abundant elements) zoptymalizowano proces syntezy dwóch nowych koloidalnych nanokryształów półprzewodnikowych i zdefiniowano sposób ich nakładania w ogniwach fotowoltaicznych. W tym celu badacze najpierw zidentyfikowali kilka kandydackich nanokryształów posiadających potencjał do tworzenia układów nanokrystalicznych. Kandydackie nanokryształy były dobierane pod względem niskich kosztów surowców, wysokiego współczynnika pochłaniania i innych właściwości. Następnie naukowcy opracowali metody syntezy dwóch z tych kandydatów i zoptymalizowali sposób ich nakładania na ogniwa. Na podstawie wyników badań w zakresie syntezy oraz sprawności uzyskanych ogniw do dalszej analizy wybrano dwa układy nanokrystaliczne. Chemiczne i fizyczne właściwości nanokryształów półprzewodnikowych zależą od ich składu, kształtu, struktury i chemii powierzchni. Z tego powodu uczestnicy projektu SUNLIGHT zbadali wpływ tych zmiennych na właściwości wybranych nanokryształów. W trakcie opracowywania ogniw słonecznych na bazie nowych nanokryształów zespół uzyskał cenne informacje na temat różnych koloidalnych nanokryształów półprzewodnikowych. Udało się także wyjaśnić, jak właściwości powierzchni wpływają na proces nakładania nanokryształów półprzewodnikowych na ogniwa fotowoltaiczne. Nowe metody badawcze zastosowane w trakcie projektu SUNLIGHT z pewnością przyczynią się do ulepszenia właściwości ogniw słonecznych pokrytych warstwą obojętnych dla środowiska nanokryształów koloidalnych.
Słowa kluczowe
Ogniwa słoneczne, koloidalne nanokryształy półprzewodnikowe, energia słoneczna, ogniwa fotowoltaiczne, SUNLIGHT
