Słońce widziane w nowym świetle
Wykorzystywanie energii Słońca do produkcji energii elektrycznej dzięki zaawansowanej technologii fotowoltaicznej (PV) to koncepcja bliska powszechnej penetracji rynku. Aby nastąpił przełom, niezbędny jest wzrost wydajności konwersji energii w połączeniu z obniżeniem kosztów. Jednym z obiecujących sposobów na zwiększenie wydajności jest zwiększenie spektrum absorpcji materiałów PV, tak aby obejmowały większą porcję spektrum Słońca. Obecnie, pasma absorpcyjne najlepszych materiałów PV obejmują szeroki zakres częstotliwości od 400 do 1200 nanometrów (nm), podczas gdy spektrum słoneczne obejmuje częstotliwości w zakresie od 290 do 3790 nm. Naukowcy zainicjowali finansowany przez UE projekt EPHOCELL ("Smart light collecting system for the efficiency enhancement of solar cells"), aby zbadać potencjał wewnątrz- i międzymolekularnych transferów energii wspomaganych przez związek fotoluminescentny. Redukcja (DS) — konwersja wysokiej energii świetlnej w niską energię — to względnie dobrze zbadany proces, podczas gdy zastosowanie praktyczne konwersji w górę (UC) w urządzeniach PV pozostaje wyzwaniem. Zespół EPHOCELL skupił się na opracowaniu prostego modulatora częstotliwości z innowacyjnych materiałów UC i DS, aby zdecydowanie poprawić wydajność paneli PV. Wydajność kwantowa (QY) związku fotoluminescentnego jest miarą efektywności. Zespół EPHOCELL skupił się na konwersji QY co najmniej 85% dla DS i 12% dla UC. Naukowcy osiągnęli rekordowo wysoką, bo 13% konwersję QY dla UC i blisko 76% dla DS. Opracowano różne materiały podstawowe i urządzenia konwertujące sprzęgające systemy z płytek z krzemu krystalicznego (Si), krzemu amorficznego (a-Si) i barwnikowych ogniw słonecznych. Ogniwa PV sprzężone z DS zademonstrowały wzrost wydajności do 45% a sprzężone z UC do 2%. Prognozy dotyczące przyszłych "doskonałych" systemów UC powstały w oparciu o wyniki modelowania, a analiza kosztów i korzyści umożliwiła wstępne porównanie z kosztami innych technologii zaprojektowanych tak, by zwiększały wydajność PV. Projekt EPHOCELL zdecydowanie ulepszył stan systemów molekularnych dla potrzeb modulacji PV na rzecz zwiększonych wydajności. Nowa technologia powinna ułatwić powszechne wprowadzenie technologii PV na rynek.
