© Björn Wylezich
Wykorzystanie efektu fotowoltaicznego do produkcji energii wymaga zastosowania materiałów, które są wrażliwe na światło. Przez ostatnie 175 lat eksperci wypróbowali różne metody, poszukując najbardziej efektywnej, ale także starając się zminimalizować koszty produkcji.
Pierwsze panele słoneczne, jeszcze z XIX wieku, wykorzystywały selen pokryty złotem. Współczesne technologie fotowoltaiczne korzystają przede wszystkim z krzemu, który jednak niesie ze sobą wiele ograniczeń, na przykład wysokie koszty oraz stosunkowo niską wydajność. Dodatkowym problemem jest konieczność stosowania rzadkich i kosztownych metali, takich jak ind czy gal. Jednak w nowoczesnych instalacjach fotowoltaicznych rzadkie metale coraz częściej próbuje się zastąpić tańszymi i łatwiej dostępnymi materiałami.
Nowy półprzewodnik dziesięć razy tańszy od krzemowego
Eksperci z Siemens Solas Industries w Kalifornii pracują nad nową technologią, która pozwoli na zwiększenie efektywności produkcji energii słonecznej. Konstrukcja nowego, cienkiego modułu fotowoltaicznego jest uzyskiwana poprzez zastosowanie cienkowarstwowego ogniwa z diselenku indowo - miedziowego (CuInSe2 w skrócie CIS) na szklanym podłożu. Utworzony w ten sposób półprzewodnik kosztuje nawet dziesięć razy mniej niż ogniwa krystaliczne na bazie krzemu. Ponadto zastosowanie nowej warstwy z miedzi na powłoce krzemowej pozwoli na zwiększenie jej wydajności o około 15 proc.
Tani i nietoksyczny tlenek cynku zwiększa wydajność
W innych badaniach naukowcy analizowali efekty, jakie daje położenie cienkiej warstwy tlenku cynku na 9-milimetrowych ogniwach słonecznych z arsenku galu. Wyniki badań wykazały, że wydajność ogniw wzrosła do kilkunastu procent. Technologia ta może być wykorzystywana zarówno do małych urządzeń, takich jak diody, jak i większych paneli wykorzystywanych na dachach domów czy w satelitach. Za rozwojem technologii wykorzystującej tlenek cynku przemawia to, że jest tani, nietoksyczny i łatwy do syntezowania.
Powszechne żelazo zamiast rzadkiego rutenu
Natomiast szwedzcy naukowcy opracowali technologię, w której zastosowano żelazo. Twórcy tego systemu twierdzą, że umożliwia on zrezygnowanie z użycia metali szlachetnych, co w efekcie pomoże znacząco obniżyć koszty produkcji. Ponadto zwiększy się skalowalność ogniw słonecznych. Jednym z takich rzadkich metali jest ruten, wykorzystywany w barwnikach pochłaniających światło słoneczne. Bezpośrednio nad rutenem w układzie okresowym leży żelazo - jeden z najbardziej powszechnych pierwiastków na planecie i jednocześnie atrakcyjny zamiennik rutenu. Wprawdzie żelazo charakteryzuje się mniejszymi możliwościami magazynowania energii, przez co obniża odsetek elektronów przenoszonych na metal, ale nadal jest to szansa na dalszy rozwój fotowoltaiki.
Natalia Rytelewska-ChilczukDziennikarz, specjalista ds. ochrony środowiska
