Wydajne ogniwa słoneczne
Efektywność obecnie produkowanych ogniw słonecznych wynosi mniej niż 30 proc. Tymczasem badania przeprowadzone na University of Texas sugerują, że można ją zwiększyć do ponad 60 proc. Zespół profesora Xiaoyanga Zhu opracował metodę na przechwytywanie wysokoenergetycznych promieni słonecznych, które są tracone we współczesnych ogniwach.
Dzisiaj najbardziej wydajne ogniwa pracują z efektywnością około 31 proc. Dzieje się tak, gdyż olbrzymia część światła słonecznego ma zbyt dużą energię, by można było zamienić ją w elektryczność. Energia ta, w postaci gorących elektronów, jest tracona w postaci ciepła. Jeśli udałoby się przechwycić gorące elektrony, to efektywność ogniw można by zwiększyć do 66 proc.
Profesor Zhu mówi, że aby to osiągnąć należy przeprowadzić kilka operacji. Przede wszystkim trzeba spowolnić proces stygnięcia gorących elektronów. Po drugie trzeba je przechwycić i bardzo szybko zamienić na energię elektryczną. Już w 2008 roku zespół z University of Chicago wykazał, że półprzewodnikowe koloidalne nanokryształy spowalniają stygnięcie gorących elektronów.
Teraz Zhu i jego koledzy wykonali kolejny krok - udało im się przechwycić gorące elektrony. Odkryli bowiem, że można je przenieść z nanokryształów selenku ołowiu do przewodnika wykonanego z dwutlenku tytanu. Jeśli możemy pozyskać gorące elektrony, możemy z nimi pracować. Zademonstrowany przez nas transfer gorących elektronów oznacza, że wysokowydajne ogniwo słoneczne nie jest już tylko teoretyczną koncepcją, ale eksperymentalną rzeczywistością - mówi procesor. Dodaje przy tym, że co prawda jego zespół wykorzystał selenek ołowiu, ale metoda będzie działała z kwantowymi kropkami wykonanymi z wielu innych materiałów.
Zhu zaznacza, że minie jeszcze sporo czasu, zanim na rynek trafią ogniwa o wydajności 66 proc. Ich skonstruowanie wymaga bowiem jeszcze dużo pracy i wykonania ostatniego ze wspomnianych kroków - skierowania energii do przewodu elektrycznego. Jeśli pozyskamy z ogniwa gorący - czyli szybki - elektron i wprowadzimy go do przewodu, to utracimy jego energię w postaci ciepła. Naszym następnym celem jest dopracowanie kompozycji chemicznej przewodu, by straty były jak najmniejsze - powiedział profesor. Pokusił się nawet o stwierdzenie, że nie ma żadnego powodu, dla którego ludzkość nie miałaby w ciągu najbliższych 50 lat nie wykorzystywać 100 procent energii Słońca.
Mariusz Błoński
