Φωτοβολταϊκά σε μορφή “βιτρό”

Νέα έρευνα του Πανεπιστημίου του Michigan δίνει μια μέθοδο για τη δημιουργία διαφανών και πολύχρωμων ηλιακών κυττάρων, χρησιμοποιώντας μια υβριδική σύνθεση οργανικών και πυριτίου.

Tweet

Πολλές από τις υπάρχουσες επιλογές για χρωματιστά ηλιακά κύτταρα εξαρτώνται από χρωστικές ουσίες, οι οποίες προκαλούν σκέδαση του φωτός και θολώνουν το φόντο, ή plasmonic ή φωτονικά φίλτρα, τα οποία έχουν το μειονέκτημα ότι η προβολή υπό γωνία προκαλεί ανεπιθύμητες αλλαγές χρώματος. Για να δημιουργήσουν ένα έγχρωμο ηλιακό κύτταρο που αποφεύγει αυτά τα προβλήματα και είναι επίσης διαφανές, ο Jay Guo και η ερευνητική του ομάδα πήρε μερικές σημαντικές αποφάσεις.

Πρώτα, η διαφάνεια απαιτεί μια λεπτή στρώση ημιαγωγού, περίπου στα 10-20 nm, πολύ λεπτότερη από την κοινή ενίσχυση πυριτίου στα ηλιακά κύτταρα. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τη χρήση ενός στρώματος άμορφου πυριτίου (a-Si) και όχι κρυσταλλικού πυριτίου. Η βιομηχανία επίπεδης οθόνης χρησιμοποιεί ήδη a-Si και έτσι υπάρχει η τεχνολογία για την απόκτηση μεγάλης ποσότητας της ουσίας, για τη δημιουργία μεγάλων ηλιακών πάνελ.

Δεύτερον, έρχεται το πρόβλημα της δημιουργίας του χρώματος. Η ερευνητική ομάδα του Guo επισήμανε ότι με την κατάθεση διαφορετικού πάχους a-Si απέκτησαν διαφορετικά χρώματα στον προκύπτον πίνακα: 6 nm για το μπλε, 11 nm για το πράσινο και 31 nm για το κόκκινο, με αυτά να είναι τα χρώματα που μελετήθηκαν σε αυτό το πείραμα.

Χρησιμοποιώντας αυτά τα χρωματισμένα κύτταρα, η ομάδα του Guo δημιούργησε μια μικρή αμερικανική σημαία που φαινομενικά είναι απλά διακοσμητικό γυαλί, αλλά κάτω από το φως του ήλιου παράγει σχεδόν 2 mA ρεύματος, με 2 τοις εκατό αποδοτικότητα. Αντίθετα, οι αγνά οργανικοί ηλιακοί συλλέκτες προσφέρουν περίπου 10 τοις εκατό αποδοτικότητα.

Επιπλέον, τα χρωματιστά αυτά πάνελ δεν αλλάζουν χρώμα όταν παρατηρούνται υπό γωνία 60-70 μοιρών.

Μία από τις νέες εφαρμογές που προτείνονται από την ερευνητική ομάδα είναι μια στέγη θερμοκηπίου στην οποία το πράσινο και το υπεριώδες φως απορροφούνται για τη μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ διέρχονται τα βέλτιστα κόκκινο και μπλε μήκη κύματος, στα αναπτυσσόμενα φυτά.

Η έρευνα αρχικά δημοσιεύθηκε στο Scientific Reports.