Nowe materiały do pozyskiwania energii słonecznej
Ogniwa słoneczne zamieniają energię fotonów tworzących światło słoneczne w energię elektryczną. Fotowoltaika (PV) wkracza obecnie w trzecią generację wysiłków skupionych na zwiększeniu wydajności przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów. Finansowany ze środków UE projekt IBPOWER ("Intermediate band materials and solar cells for photovoltaics with high efficiency and reduced cost") zrealizował te cele. Naukowcy wykorzystali istniejące konceptualne pomysły dotyczące średniozakresowych ogniw słonecznych (IBSC), z których wiele zostało opracowanych przez partnerów projektu. Powszechnie występującym problemem, z którym muszą zmierzyć się ogniwa słoneczne, jest zwiększenie ilości prądu wytwarzanego ze światła bez powodowania strat w napięciu wyjściowym obwodu otwartego. Ogniwa ISBC dysponują średnim zakresem (IB) między pasmem podstawowym (VB) i pasmem przewodnictwa (CB), które można wykorzystać do zwiększenia wydajności. Dzięki wykorzystaniu materiałów średniego zakresu absorpcja dwóch fotonów poniżej pasma wzbronionego może zostać wykorzystana do zmaksymalizowania prądu pozyskanego z wykorzystaniem niestandardowych materiałów. Jeden foton pompuje elektron z pasma VB do pasma IB. Drugi foton pompuje elektron z pasma IB do pasma CB. Napięcie wyjściowe jest ograniczone przez największe z pasm wzbronionych, co nie uległo zmianie w tej konfiguracji. Jest to również związane z emiterami które stanowią styki na każdym zakończeniu materiału IB. Przy odpowiednim wykorzystaniu półprzewodnikowej "kanapki" w celu odizolowania materiału IB od styków elektrycznych nie występuje spadek napięcia wyjściowego. Projekt IBPOWER spełnił opisane powyżej kryteria, dostarczając cztery rodzaje materiałów IB składających się z kropek kwantowych (QD), cienkich warstw, azotku indowo-galowego (InGaN) z manganem (Mn) i metali przejściowych w związkach III-V. Dokonano opisu charakterystyki urządzenia oraz poziomu materiałów pod względem ich kompatybilności, minimalizacji strat i całkowitej optymalizacji. Obiecujące wyniki dotyczące pierwszych trzech materiałów zostały już szeroko rozpowszechnione za pomocą ponad 40 artykułów opublikowanych w czasopismach branżowych i licznych prezentacji konferencyjnych. Wyniki dotyczące metali przejściowych są obecnie rozpowszechniane. Zakłada się, że przełomowe odkrycia poczynione w ramach projektu IBPOWER będą źródłem szeroko zakrojonego zastosowania rynkowego dotyczącego urządzeń PV trzeciej generacji z korzyścią dla producentów, konsumentów i naszej planety.
