Grafen wkracza do fotowoltaiki

Grafen rewolucjonizuje elektronikę. Czy odmieni również fotowoltaikę?

Naukowcy pracują nad nowymi rozwiązaniami technologicznymi dla kolektorów słonecznych. Jednymi z najnowszych osiągnięć są zastosowanie grafemu oraz fluorescencyjnych komórek fotowoltaicznych.

Ośrodki badawcze na całym świecie szukają technologii pozwalającej produkować efektywne i tanie ogniwa słoneczne. Naukowcy z amerykańskiego Uniwersytetu Yale pracują nad stworzeniem tanich i efektywnych kolektorów słonecznych. Niedawno opracowali oni nowe ogniwa wykorzystujące zjawisko fluorescencji. Wykorzystano w badaniach ogniwa polimerowe gdyż są one tanie i lekkie. Ich główną wadą jest jednak wyjątkowo niska efektywność. Niemal połowa absorbowanego przez nie światła słonecznego nie jest przetwarzana w energię elektryczną. Wszystko przez ich atomową budowę, która uniemożliwia odpowiednie przekazywanie energii. Naukowcy z Uniwersytetu Yale postanowili to zmienić. Wzbogacili oni takie ogniwo o organiczny barwnik fluorescencyjny. Okazało się, że powstał stabilny biochemiczny mechanizm, który zwiększył efektywność konwersji przechwytywanego światła w energię o 38 proc. Barwnik organiczny jest bardzo „światłochłonny" i pozwala na rozszerzenie widma absorpcji światła przez ogniwo.

Inżynierowie z Uniwersytetu Oksfordzkiego (Wielka Brytania) wspólnie z naukowcami z Narodowego Uniwersytetu Singapurskiego i Uniwersytetu Bostońskiego (USA) pracują z kolei nad wykorzystaniem w energetyce solarnej grafenu. Udało im się stworzyć ogniwo wykorzystujące grafen oraz półprzewodniki TMDC. Uzyskali w ten sposób efektywność na poziomie 30 proc. Ogniwo składa się z dwóch warstw grafemu między, którymi znajduje się warstwa atomów siarki, selenu bądź telluru. Jako warstwę ochronną dla takiej konstrukcji zastosowano azotek boru. By zwiększyć siłę absorpcyjną grafemu, pokryto go dodatkowo nanocząstkami złota. W ten sposób uzyskano super cienkie ogniwo o grubości 20 angstremów (ok. 2 nanometrów). Naukowcy wskazują, że dalszy rozwój tej technologia mógłby pozwolić zamienić ściany budynków i okna w kolektory słoneczne pokryte niewidzialnymi dla oka grafenowymi ogniwami. Do tego jednak jeszcze daleka droga.

(Bar)