Naukowcy ustanowili nowy rekord wydajności ogniwa słonecznego
Naukowcy z niemieckiego Instytutu Systemów Energii Słonecznej im. Fraunhofera (ISE) ogłosili, że udało im się zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, których zadaniem jest przetwarzanie światła na energię elektryczną. Jest to możliwe dzięki zjawisku elektroniki kwantowej zwanym efektem fotowoltaicznym (PV). Zespół powiedział, że wydajność III-V półprzewodnikowych wielozłączowych ogniw słonecznych, wykorzystywanych w technologii koncentratora PV dla elektrowni słonecznych została zwiększona o 2,1% do 39,7% - co jest nowym rekordem europejskim. Prace zostały sfinansowane na kwotę 8,34 mln EUR przez projekt FULLSPECTRUM z tematu "Zrównoważony rozwój, zmiany klimatyczne i ekosystemy" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE. Kierownik projektu, dr Frank Dimroth, wyjaśnił, że zespół udoskonalił konstrukcje stykowe ogniw słonecznych. "Dzięki temu, wykorzystując te same konstrukcje półprzewodnikowe osiągamy teraz wyższą wydajność w przekształcaniu światła słonecznego na prąd" - powiedział. Część światła padającego na ogniwo jest pochłaniana przez materiał półprzewodnika. Zasadniczo energia pochłoniętego światła jest przesyłana do półprzewodnika. Według zespołu badawczego, optymalna wydajność wielozłączowych ogniw słonecznych powinna wynosić między 300 a 600 sunów, aby mogły być wykorzystywane w koncentratorach PV. Innymi słowy, współczynnik koncentracji promieniowania słonecznego musi wynosić od 300 do 600. Metalizacja przedniej części ogniw słonecznych zapewnia różne współczynniki koncentracji. "Na przedniej siatce prąd jest przewodzony przez sieć cienkich przewodów ze środka ogniwa słonecznego do krawędzi", gdzie odbiera go 50-mikrometrowy przewód ze złota - wyjaśnił zespół badawczy. Konstrukcja tej metalowej siatki jest ważna, powiedzieli, dodając że jest to szczególnie istotne, kiedy na konstrukcję pada skoncentrowane promieniowanie słoneczne. Metalowe przewody powinny mieć odpowiednią pojemność, aby przesyłać pokaźne ilości energii wytwarzane w warunkach skoncentrowanego promieniowania słonecznego, a do tego potrzebna jest niska oporność. Po stronie przełącznika, przewody muszą być cienkie, ponieważ promienie słoneczne nie przenikają przez metal. Dlatego też obszar ogniwa pokryty metalem nie jest rozwiązaniem, kiedy trzeba wybrać element, który ma brać udział w przetwarzaniu energii. Naukowcy z ISE im. Fraunhofera rozpoczęli w 2006 roku teoretyczne obliczenia optymalnych konstrukcji stykowych. Zespołowi udało się osiągnąć wydajność ogniwa słonecznego rzędu 37,6% w lipcu bieżącego roku. Taki wynik to olbrzymi krok naprzód w opracowywaniu wydajniejszych typów ogniw do zastosowań naziemnych. "Cieszymy się, że udało nam się dokonać kolejnego decydującego kroku w tak krótkim czasie" - zauważył dr Andreas Bett, kierownik wydziału ISE im. Fraunhofera. "Wyższa wydajność konwersji pomoże wzmocnić konkurencyjność tej młodej technologii na rynku i jeszcze bardziej obniży koszty produkcji energii elektrycznej z promieni słonecznych w przyszłości." Zespół badawczy wyjaśnił, że prace były prowadzone na wysokowydajnych wielozłączowych ogniwach słonecznych od ponad dziesięciu lat. Jednakże wysokie koszty materiałów i produkcji ograniczają ich zastosowanie jedynie do systemów PV i zastosowań kosmicznych. Projekt FULLSPECTRUM był projektem integracyjnym, w którym 19 europejskich ośrodków naukowych państwowych i przemysłowych zaangażowanych było w poszukiwanie nowej generacji wysokowydajnych fotowoltaicznych przetworników energii słonecznej na energię elektryczną. Pięcioletni projekt FULLSPECTRUM koordynowany przez Instytut Energii Słonecznej przy Politechnice Madryckiej, w Hiszpanii zakończył się dnia 31 października 2008 r. Pośród krótkoterminowych celów projektu znalazło się opracowanie wysokowydajnych wielozłączowych (MJ) ogniw słonecznych, podczas gdy długoterminowy cel polegał na zbadaniu pośredniego pasma (IB) ogniw słonecznych jako rewolucyjnego rozwiązania, zapewniającego wysoką wydajność. Zdaniem naukowców, ogniwo IB opiera się na obecności elektronów na trzech poziomach energii i na pompowaniu elektronów za pomocą dwóch fotonów, zamiast dwóch poziomów i jednego fotonu. Nie opracowano jeszcze żadnego, możliwego do zastosowania w praktyce, wysokowydajnego ogniwa opartego na tej koncepcji, niemniej wyniki eksperymentów są obiecujące i naukowcy na całym świecie chcą prowadzić badania nad tą propozycją, stwierdzili partnerzy projektu. Kluczowym elementem projektu FULLSPECTRUM była współpraca naukowa, wspomagająca badania i tworzenie programów w wielu krajach, w tym w Japonii i USA. Europa jest liderem we wspólnych badaniach, które są wyrazem tendencji wywołanej potrzebą integracji naukowców europejskich. Projekt FULLSPECTRUM znalazł się pośród 40 przykładowych sukcesów 6-go Programu Ramowego.
Kraje
Niemcy