Drukuj

Ogniwa słoneczne z tworzywa sztucznego

Ogniwa słoneczne z tworzywa sztucznego
Zdaniem brytyjskich naukowców możliwe jest wykonanie ogniw słonecznych z tworzyw sztucznych, co pomoże zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na energię.

Dotychczas większość urządzeń fotowoltaicznych powstawała z krzemu i bazowała na skomplikowanych nanostrukturach. Ale teraz naukowcy twierdzą, że można wykonać ogniwa słoneczne z tworzywa sztucznego i uzyskać w ten sposób substancje podobne do folii spożywczej, które można "rozpościerać" w celu uzyskania tanich paneli słonecznych do użytku domowego i przemysłowego.

Szczegóły dotyczące odkrycia wskazują, że folie z tworzywa sztucznego można osadzać z roztworów za pomocą technik druku typu roll-to-roll. Niektóre duże obwody z cienkowarstwowymi tranzystorami i innymi urządzeniami już wykorzystują tę technologię. Niemniej jej wydajność wymaga zwiększenia z 7 - 8 proc. do co najmniej 10 proc., tak aby była komercyjnie rentowna.


Brytyjscy naukowcy z uniwersytetów w Sheffield i Cambridge przeanalizowali budowę i skład niektórych polimerów za pomocą źródła neutronów i ekstremalnie jasnych promieni rentgenowskich. Ujawnili, że kiedy złożone mieszaniny molekuł w roztworze zostaną rozsmarowane na powierzchni w taki sposób, w jaki lakieruje się blat stołu, odmienne molekuły wydzielą się na górze i na dole warstwy, maksymalizując wydajność uzyskiwanego w ten sposób ogniwa słonecznego. W efekcie zamiast stosowania skomplikowanych i kosztownych metod produkcji w celu zbudowania konkretnej nanostruktury półprzewodnikowej, można wykorzystać masowy druk do produkcji nanoskalowej folii (60 nanometrów) do ogniw słonecznych, które są ponad tysiąc razy cieńsze od ludzkiego włosa.

Zdaniem badaczy, wykorzystując wiązki neutronów i jasne promienie rentgenowskie, możliwe staje się niedestrukcyjne zbadanie wewnętrznej struktury i właściwości materiałów do ogniw słonecznych. Analiza warstw materiałów, które przekształcają światło słoneczne na energię elektryczną pozwala zaś uzyskać wiedzę, jak poszczególne etapy przetwarzania zmieniają łączną wydajność i wpływają na ostateczną sprawność polimerowego ogniwa słonecznego.

- W ciągu kolejnych 50 lat trzeba będzie zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na energię światowej populacji bez wykorzystywania paliw kopalnych, a jedynym źródłem odnawialnym, które może tego dokonać, jest Słońce. W ciągu kilku godzin na Ziemię dociera wystarczająca ilość energii ze światła słonecznego, aby zaspokoić zapotrzebowanie na cały rok, ale musimy umieć opanować ją na znacznie większą skalę niż potrafimy teraz. Tanie i sprawne polimerowe ogniwa słoneczne, pokrywające duże obszary, mogą nas przenieść w nową epokę energii odnawialnej - tłumaczą naukowcy.

Przekonują też, że dzięki dalszym badaniom nową technologię będzie można wykorzystać do umieszczenia ogniw słonecznych w coraz wydajniejszych układach.