Grupa badawcza z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii (NTNU) opracowała metodę wytwarzania bardzo wydajnego ogniwa słonecznego przy użyciu nanoprzewodów półprzewodnikowych. Jeśli taki przewód umieści się na tradycyjnym solarze, ten może podwoić swoją wydajność bez zwiększenia kosztów.

Dziękujemy, że nas czytasz! Będziemy ogromnie wdzięczni, jeśli zdecydujesz się wesprzeć Srebrny Kompas na Zrzutce! Dziękujemy! 

„Opracowaliśmy nową metodę wykorzystania materiału z arsenku galu w bardzo efektywny sposób poprzez nanostrukturyzację, dzięki czemu możemy znacznie zwiększyć wydajność ogniw słonecznych przy użyciu tylko niewielkiej części materiału, który jest zwykle używany”, mówi Anjan Mukherjee, doktorant w Katedrze Systemów Elektronicznych, który jest twórcą tego rozwiązania.

Arsenek galu jest najlepszym materiałem do wytwarzania wysokowydajnych ogniw słonecznych ze względu na jego absorpcję światła i właściwości elektryczne. Jest używany do produkcji paneli słonecznych wykorzystywanych do używania w kosmosie.

Niestety komponenty ogniw zbudowane na bazie arsenku galu są bardzo drogie, co spowodało rozpoczęcie badań nad alternatywnymi technologiami. I w tym momencie wchodzi do gry nanotechnologia, a dokładniej nanoprzewody zwiększające wydajność ogniw słonecznych przy równoczesnym zmniejszeniu zużycia materiału potrzebnego do produkcji ogniw o odpowiedniej mocy.

„Nasza grupa badawcza znalazła nowy sposób na stworzenie ogniwa słonecznego o ultrawysokim stosunku mocy do masy; jest on przeszło dziesięć razy wydajnieszy niż jakiekolwiek inne ogniwo słoneczne, dzięki zastosowaniu arsenku galu w strukturze nanoprzewodów” – mówi profesor Helge Weman.

„Niewielki ślad struktury nanoprzewodu zapewnia dodatkową korzyść, ponieważ pozwala na uzyskanie wysokiej jakości kryształów w nanoprzewodach oraz na styku z krzemem. Pomaga to poprawić wydajność ogniw słonecznych” – powiedział Bjorn-Ove Fimland, profesor z tego samego wydziału.

„Produkujemy nanodruty przy użyciu metody zwanej MBE (epitaksja z wiązki molekularnej), która nie jest narzędziem, które może wytwarzać materiały w dużych ilościach. Jednak możliwe jest wytwarzanie tych ogniw słonecznych opartych na nanoprzewodach na dużą skalę przy użyciu narzędzia na skalę przemysłową, takiego jak MOCVD (metaloorganiczne osadzanie z fazy gazowej)” – powiedział Mukherjee.

Zintegrowanie tego produktu z ogniwem krzemowym może potencjalnie poprawić wydajność ogniw słonecznych nawet do 40% – co oznaczałoby podwojenie wydajności w porównaniu z dzisiejszymi komercyjnymi ogniwami słonecznymi krzemowymi.

Naukowcy twierdzą, że ich podejście można dostosować tak, aby nanoprzewody były wytwarzane na różnych podłożach, co może otworzyć drogę do wielu innych zastosowań.

„Badamy hodowlę tego typu lekkiej struktury nanodrutów na atomowo cienkich dwuwymiarowych podłożach, takich jak grafen. Może to otworzyć ogromne możliwości produkcji lekkich i elastycznych ogniw słonecznych, które można wykorzystać w samozasilających się dronach, mikrosatelitach i innych zastosowaniach kosmicznych” – powiedział Mukherjee.

Wyniki badań grupy zostały opublikowane w ACS Photonics, czasopiśmie American Chemical Society.