Apie Saulės energiją pastaruoju metu būta daug gerų naujienų – ne tik vyriausybės visame pasaulyje naudoja ją vis daugiau ir daugiau, bet dabar galime rinkti Saulės energiją pigiau ir efektyviau nei kada nors anksčiau. Bet tebelieka didelė problema: tradiciniai fotoelektriniai elementai paprasčiausiai neveikia gerai, jei nėra tiesioginės, ryškios šviesos.
Europos tyrėjų komanda ką tik paskelbė pasiekusi naują rekordą, sukurdami silicinius elementu, galinčius paversti 22,1% Saulės šviesos elektra
Stengdamiesi įvykti šią kliūtį, mokslininkai kūrė struktūras, vadinamuosius juodo silicio Saulės elementus, kurie sugeria daug daugiau šviesos ir yra naudingi netgi apsiniaukusiomis dienomis. Bet jie niekada nebuvo pakankamai efektyvūs, kad galėtų būti tikrais saulėtųjų lenktynių žaidėjais – iki šiol.
Europos tyrėjų komanda ką tik paskelbė pasiekusi naują rekordą, sukurdami silicinius elementu, galinčius paversti 22,1% Saulės šviesos elektra – beveik 4% daugiau, nei ankstesnis rekordas. Nors tai nepalyginama su tradicinių silicinių elementų 40 % efektyvumu, tai rodo, kad juodojo silicio Saulės elementai dabar yra tikri rinkos dalyviai, galintys padėti smarkiai sumažinti Saulės energijos kainą ateityje.
Dar įspūdingesni rezultatai gauti, kai komanda palygino savo naujus juodojo silicio Saulės elementus su tradiciniais tokio paties efektyvumo elementais, ir parodė 3 % didesnę kasdienę energijos gamybą dėl savo savybės siurbti šviesą net kai Saulė netoli horizonto.
„Tai ypač svarbu šiaurėje, kur Saulės šviečia nedideliu kampu didžiąją metų dalį, – spaudos pranešime cituojama projekto koordinatorė Hele Savin iš Aalto universiteto Suomijoje. – Pademonstravome, kad žiemą Helsinkyje juodojo silicio Saulės elementai pagamina žymiai daugiau elektros, nei tradiciniai elementai, nors abiejų elementų efektyvumo lygis buvo vienodas.“
Juodojo silicio Saulės elementai pasižymi tuo, kad jų paviršius padengtas mažomis, nanometrų dydžio eilės keteromis, padedančiomis sugerti didžiumą matomos ir infraraudonosios šviesos. Sugerta šviesa sukelia kvantines reakcijas, gaminančias elektronus. Bet dėl nanoketerų, elektronai linkę rekombinuotis su juodojo silicio elemento paviršiumi, o ne tekėti per elementą kaip elektra – ši problema sukūrė tokių elementų efektyvumo ribą.
Siekdami išspręsti šią problemą, Aalto universiteto tyrėjai, bendradarbiaudami su Katalonijos politechnikos universiteto komanda (Ispanija), pridėjo prie nanostruktūros ploną plėvelę, taip pat storą dangalą kitoje elemento pusėje, skatinantį elektronų judėjimą.
„Nature Nanotechnology“ skelbtoje publikacijoje tyrėjai rašo, kad taip gauti elementai yra kol kas efektyviausi juodojo silicio elementai, galintys elektra paversti 22,1 proc. gaunamos šviesos. „Tai reiškia, kad paviršiaus rekombinacijos problema išties išspręsta ir juodojo silicio elementai turi tikrą pramoninės gamybos potencialą,“ – rašo autoriai.
Dar labiau šiame yrime jaudina faktas, kad komanda kol kas naujųjų elementų neoptimizavo, tad yra potencialas nesunkiai padaryti juos efektyvesnius, o taip pat atpiginti. „Mūsų rekordiniai elementai buvo padaryti iš p-tipo silicio, kurio kokybė dėl priemaišų prastėja. Nėra priežasčių, kodėl nebūtų galima pasiekti dar didesnio efektyvumo, naudojant n-tipo silicio ar pažangesnes elementų struktūras,“ – sakė Savin.
Kitas jų žingsnis – surasti technologijos mastelio padidinimo būdus. „Geriausių tyrime naudotų elementų plotas jau buvo 9 cm². Tai gera pradžia rezultatų padidinimui iki visos plokštės ir iki pramoninio dydžio,“ - pridūrė ji.
Iš esmės tai reiškia, kad greitai rinkoje išvysime Saulės skydelius, galinčius gaminti elektrą, kad ir kur Saulė bebūtų danguje, ir netgi debesuotomis dienomis. Taigi, jei iki šiol Saulės energija jūsų nedžiugino, dabar pats metas pradėti.
