Νέο Ρεκόρ Για Ηλιακά Κύτταρα Με Νανοσύρματα

Ερευνητές στο πανεπιστήμιο του Αϊντχόβεν, ισχυρίζονται ότι βρήκαν την υψηλότερη απόδοση μετατροπής που έχει επιτευχθεί, με ένα ηλιακό κύτταρο βασιζόμενο σε νανοσύρματα: 17,8%. Ενώ αυτό το νέο αντικαταστεί το προηγούμενο ρεκόρ του 15,3%, εξακολουθεί να υστερεί κατά 46% του θεωρητικού ορίου για αυτά τα κύτταρα.

Η επίτευξη αυτού του ρεκόρ αναφέρθηκε στη διδακτορική διατριβή του Dick van Dam. Η εργασία δεν έχει ακόμη δημοσιευθεί.

Στο δελτίο τύπου, ο van Dam εξέφρασε την ελπίδα ότι Νέο Ρεκόρ Για Ηλιακά Κύτταρα Με Νανοσύρματα θα πέσει γρήγορα. Ο ίδιος εκτιμά μέσα στα επόμενα δύο χρόνια. Με την αρκετά πρόσφατη ανάπτυξη των ηλιακών κυττάρων με βάση τα νανοσύρματα και το υψηλό ανώτατο όριο για τις επιδόσεις τους, αυτό είναι μια εύλογη προσδοκία.

Τρία χρόνια νωρίτερα, αναφέρθηκε ότι μια Δανό-Ελβετική ερευνητική ομάδα πρότεινε έναν τρόπο να ξεπεραστεί το όριο Shockley-Queisser για τη μέγιστη αποδοτικότητα των ηλιακών κυττάρων, με χρήση νανοσυρμάτων. Το όριο Shockley-Queisser προϋποθέτει ότι μόνο 33,7% του συνόλου της ηλιακής ενέργειας περνάει το ηλιακό κύτταρο και με μόνο μια Ρ-Ν σύνδεση μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.

Το ηλιακό κύτταρο με βάση το νανοσύρμα που προτείνει η Δανό-Ελβετική ομάδα πρόκειται να είναι σε θέση να ξεπεράσει αυτό το όριο, με την εκμετάλλευση της μοναδικής ικανότητας των νανοσυρμάτων να επικεντρώσουν φως για εντάσεις έως και 15 φορές μεγαλύτερες από το κανονικό. Επειδή η διάμετρος ενός νανοσύρματος είναι μικρότερη από τη εισερχόμενο μήκος κύματος του φωτός, ο αντηχήσεις συμβαίνουν όταν η ένταση του φωτός περιβάλλει τα νανοσύρματα. Αυτές οι αντηχήσεις επικεντρώνουν το φως ακριβώς στο σημείο όπου μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Από εκείνη την έρευνα, έχει υπάρξει μια σταθερή ροή των νέων χρήσεων των νανοσύρματα σε ηλιακά κύτταρα, που υπόσχονται όλο και υψηλότερη απόδοση μετατροπής ενέργειας.

Ο Van Dam είπε ότι τα ηλιακά κύτταρα με νανοσύρματα που κατασκευάζεται, λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως και κανονικά ηλιακά κύτταρα, αλλά ότι το στερεό στρώμα που απορροφά το φως κανονικά και το μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια απλώς αντικαθίσταται από ένα στρώμα κατακόρυφων νανοσυρμάτων.

Σε γενικές γραμμές, λέει van Dam, η βελτίωση της απόδοσης αυτών των κυττάρων κυρίως περιλαμβάνει την αύξηση της αποτελεσματικότητα της εσωτερικής ακτινοβολίας των κυττάρων, η οποία συσχετίζεται με τη μείωση του αριθμού των ελαττωμάτων.

«Για εμπορική διαθεσιμότητα, η διαδικασία πρέπει να βελτιστοποιηθεί, προκειμένου να μειωθεί το κόστος παραγωγής», εξήγησε ο van Dam. «Η κατασκευή ηλιακών κυττάρων με νανοσύρμα χωρίς τη χρήση πυκνού υποστρώματος, θα ήταν ένα σημαντικό βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.»

Πηγή: spectrum.ieee.org