Naukowcom udało się poprawić wydajność paneli fotowoltaicznych bez ingerencji w ich budowę. Oznacza to, że możliwe jest zwiększenie wydajności istniejących już elektrowni słonecznych. Taki proces byłby więc o wiele tańszy i bardziej ekologiczny niż ewentualna wymiana instalacji na nowsze modele. Udało się to osiągnąć poprzez ingerencję w… światło, a nie same panele.
Zwiększenie wydajności paneli fotowoltaicznych
Zasada działania paneli fotowoltaicznych jest prosta: wysokoenergetyczne fotony wybijają elektrony z krzemu, powstaje różnica potencjałów, czyli napięcie. W ten właśnie sposób generowana jest energia elektryczna. Chociaż jest to naprawdę mocno uproszczony opis dość skomplikowanego zjawiska. Istotne są tu owe wysokoenergetyczne fotony. W widmie światła stanowią one jedynie jego część. Dokładniej rzecz biorąc, chodzi tu głównie o okolice podczerwieni. Naukowcy znaleźli sposób jak zmienić niskoenergetyczne fotony w wysokoenergetyczne tak, aby one również zasilały panele fotowoltaiczne. To wymaga zmniejszenia ich częstotliwości.
Zobacz też: Google kładzie nowe kable na dnie oceanu – połączenie z USA z Europą przyśpieszy
Energia słoneczna to nie tylko światło widzialne. Widmo jest szerokie, zawiera m.in. światło podczerwone, które daje nam ciepło, i ultrafiolet, który może spalić naszą skórę. Większość ogniw słonecznych, kamer CCD i fotodiod (półprzewodniki, które przekształcają światło w prąd elektryczny – przyp. red.) jest wykonanych z krzemu, który nie reaguje na światło mniej energetyczne niż bliska podczerwień. Oznacza to, że niektóre części widma światła nie są wykorzystywane przez wiele naszych obecnych urządzeń i technologii. Jednym ze sposobów na to jest wychwycenie wielu mniejszych fotonów energii światła i ich sklejenie. Można tego dokonać poprzez oddziaływanie ekscytonów, czyli kwazicząsteczek powstałych z elektronów i dziur elektronowych, które mogą przenosić energię bez przenoszenia ładunku elektrycznego netto.
— podkreśla prof. Tim Schmidt z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) w Sydney.
Jak to dokładnie działa? Otóż naukowcy wykorzystali półprzewodnikowe kropki kwantowe do pochłaniania światła o niskiej energii oraz tlen cząsteczkowy do przenoszenia światła na cząsteczki organiczne. Tym samym tlen umożliwia cząsteczkom organicznym emitowanie światła widzialnego, czyli o wyższej energii. To jednak dopiero wczesny etap badań nad nowymi rozwiązaniami.
Źródło: Newseria