MIT udoskonala ogniwa słoneczne

MIT udoskonala ogniwa słoneczne

Inżynierowie fizycy z Massachussetts Institute of Technology (MIT) przeprowadzili symulacje komputerowe połączone z testami laboratoryjnymi, które wskazują możliwość stworzenia znacznie sprawniejszych ogniw fotowoltaicznych.

Dzięki zastosowaniu antyrefleksyjnej powłoki od frontu ogniwa, warstw odbijających w jego wnętrzu oraz siatki rozpraszającej z tyłu, naukowcy mają uzyskać około 50% wzrost sprawności ogniw tej grupy.

Specjalnie zaprojektowane powłoki umieszczone na tyle ogniwa powodują, że światło wydłuża drogę poruszania się dzięki odbiciom wewnątrz cienkiej krzemowej warstwy. Bez tych dodatkowych powłok, światło jest po prostu odbijane z powrotem do otoczenia, tłumaczy Peter Bermel z Laboratorium Elektroniki MIT, uczestniczący w projekcie.

„Najważniejsze jest zagwarantowanie, że światło, które wnika do warstwy krzemowej, będzie jak najdłużej przez nią podróżować” – powiedział Bermel. Umożliwia to maksymalizację procesu pochłania światła, czyli zwiększa sprawności konwersji energii słonecznej na elektryczną.

Zespół z MIT rozpoczął badania od komputerowych symulacji, w których wypróbowano różne orientacje linii siatki pochłaniającej, grubość krzemu, oraz liczbę i grubość warstw refleksyjnych. „Wykorzystaliśmy nasze narzędzia symulacyjne do optymalizacji sprawności oraz maksymalizacji strumienia energii na wyjściu ogniwa” – powiedział Bermel.

„Osiągnięta podczas symulacji wydajność była o wiele wyższa niż w jakichkolwiek dotychczasowych konstrukcjach, obiecując 50 procentowy wzrost sprawności przetwarzania energii słonecznej na elektryczną przez grube na 2 milimetry powłoki.” – powiedział Lionel Kimerling kierujący projektem.

Symulacje zostały następnie poddane próbie w testach laboratoryjnych. „Eksperymenty potwierdziły wyniki symulacji.” – dodał Kimerling.

Dotychczasowe efekty pracy zespołu są dopiero pierwszym krokiem do uruchomienia produkcji udoskonalonych ogniw słonecznych. „Jeśli sektor energetyki słonecznej wciąż będzie mocny, uruchomienie produkcji będzie możliwe w przeciągu trzech lat.” – stwierdził Kimerling.

Potencjalne oszczędności jakie może przynieść nowa technologia są ogromne, gdyż wysokiej jakości podłoża kryształów krzemu wykorzystywane w konwencjonalnych ogniwach słonecznych stanowi około połowę kosztów, a konstrukcja nowych cienkich powłok wymaga zaledwie jednego procenta krzemu zużywanego w konwencjonalnych ogniwach.

(lk)