Dzięki nowym materiałom możliwe będzie zwiększenie wydajności organicznych ogniw słonecznych

Dzięki nowym materiałom możliwe będzie zwiększenie wydajności organicznych ogniw słonecznych

W organicznych ogniwach słonecznych zastosowano nowe materiały podwajające ich napięcie jałowe. Dzięki nim możliwe staje się wyprodukowanie bardzo wydajnych ogniw fotowoltaicznych, które są jednocześnie dużo tańsze w produkcji niż ogniwa oparte na krzemie.

Badania nad nowymi materiałami przeprowadził producent ogniw fotowoltaicznych, firma Globar Photonic Energy Corporation, i współpracujące z nią instytucje naukowe: University of Southern Kalifornia (USC), Princeton University i University of Michigan. Udało im się zwiększyć moc wyjściową ogniw fotowoltaicznych, co w efekcie powinno obniżyć koszt wytworzenia energii przez ogniwa.

Równolegle z 50% wzrostem mocy wyjściowej organicznego ogniwa słonecznego naukowcom udało się otrzymać napięcie jałowe wynoszące 0,97V. Dla porównania wysokowydajne ogniwa organiczne, osiągały do tej pory maksymalne napięcie na poziomie 0,54V, z kolei w krzemowych ogniwach słonecznych napięcie jałowe może osiągnąć maksymalnie 0,71V.

Stephen R. Forrest z University of Michigan podkreśla że wyniki badań wyraźnie pokazują możliwość podwyższenia napięcia jałowego w organicznych ogniwach paliwowych, przy jednoczesnym zwiększeniu mocy wyjściowej.

W badaniach skoncentrowano się na materiałach zbudowanych z półprzewodników organicznych. Są ultra cienkie, elastyczne, można je stosować na dużych powierzchniach, nawet tych zakrzywionych i kulistych. Dzięki nim ogniwa słoneczne są przezroczyste. Takie ogniwa mogą zostać użyte do produkcji okien, które oprócz swojej podstawowej funkcji, będą wytwarzać energię. Organiczne półprzewodniki składają się z wszechobecnego węgla, mogą być produkowane bardzo niskim kosztem i generować stosunkowo dużo energii.

Zwykłe ogniwa słoneczne zbudowane są z nieorganicznych półprzewodników, takich jak krzem. Moduły krzemowe są stosunkowo kruche, a przez to wymagają dużej ostrożności podczas transportu i montażu. Dodatkowo mają wysoki ciężar i są matowe, co ogranicza ich zastosowanie do nieprzeźroczystych powierzchni obiektu. Efektywne urządzenia solarne oparte na ogniwach krzemowych, szczególnie te wymagane do zastosowań w większych projektach, są skomplikowane w wykonaniu i mają wysokie koszty produkcji. Tymczasem cena ogniwa jest aktualnie najważniejszym czynnikiem determinującym koszty produkcji energii z tego źródła. Energia słoneczna jest nadal od czterech do sześciu razy droższa od energii pochodzącej z węgla.

Według sprawozdania US Department of Energy z 2005 roku dotyczącego rynku energii, w ciągu najbliższych 20 lat zapotrzebowanie na energię wzrośnie blisko dwukrotnie. Aby sprostać popytowi na energię konieczne będzie zwiększenie zdolności produkcyjnych o 11,7 biliona kilowatogodzin. Wiąże się to ze zwiększeniem emisji gazów cieplarnianych, a co za tym idzie z trudnościami w spełnieniu norm emisji zanieczyszczeń. Dlatego też w energii słonecznej pokłada się ogromne nadzieje na przynajmniej częściowe sprostanie rosnącemu zapotrzebowaniu. Efektem tego jest występujący nieprzerwanie od 20 lat coroczny 25% wzrost produkcji ogniw słonecznych. W 2005 roku wartość sprzedaży ogniw solarnych wyniosła 9 miliardów dolarów. Przy tak dużym wzroście produkcji zaczyna brakować półprzewodnika w postaci krzemu, co skutkuje znacznym wzrostem cen ogniw słonecznych.

(au)