Przełom w panelach słonecznych. Nowe będą nawet 1000-krotnie wydajniejsze

Energia słoneczna jest jednym z kluczowych elementów odnawialnych źródeł energii (OZE). Jej główne zalety to niewyczerpalność, brak emisji szkodliwych gazów cieplarnianych oraz możliwość instalacji paneli niemal wszędzie – od dachów domów po duże farmy fotowoltaiczne. 

Niedługo możemy doczekać się nowej generacji paneli słonecznych, które zaoferują znacznie wyższą efektywność i mniejsze rozmiary. Wszystko dzięki przełomowemu odkryciu zespołu niemieckich naukowców z Uniwersytetu Marcina Lutra w Halle-Wittenberdze.

Obejrzyj w

Nowe odkrycie naukowców 

Podstawą badań jest tytanian baru (BaTiO₃) – materiał, który potrafi przekształcać światło w prąd, choć sam w sobie nie jest zbyt wydajny. Zespół odkrył jednak sposób, by znacznie zwiększyć jego efektywność. 

Badacze stworzyli specjalną warstwową strukturę, umieszczając cienkie warstwy tytanianu baru pomiędzy tytanianem strontu i tytanianem wapnia. Taka konstrukcja pozwoliła wygenerować nawet 1000 razy więcej prądu niż w przypadku samego tytanianu baru. Co ciekawe, udało się to osiągnąć, mimo że zużyto aż o dwie trzecie mniej materiału fotoelektrycznego. Efektywność układu można dodatkowo regulować, zmieniając grubość poszczególnych warstw, co daje badaczom większą kontrolę nad jego właściwościami.

„Kluczowe jest tutaj połączenie materiału ferroelektrycznego z paraelektrycznym” – wyjaśnia dr Akash Bhatnagar, który kierował badaniami, w rozmowie z The Brighter Side News. Choć paraelektryki same z siebie nie oddzielają ładunków elektrycznych, mogą zachowywać się jak ferroelektryki przy odpowiednich warunkach, na przykład w niskich temperaturach lub po drobnych zmianach w strukturze. Warstwowa budowa nie tylko poprawia pochłanianie światła, ale także ułatwia przepływ elektronów, co bezpośrednio wpływa na ilość wytwarzanego prądu.

Naukowcy za pomocą lasera odparowali kryształy i nanieśli je w postaci ultracienkich warstw o grubości zaledwie 200 nm. Cała struktura składa się z aż 500 takich warstw. Gdy została poddana działaniu światła lasera, wygenerowany prąd był nawet 1000 razy silniejszy niż w przypadku zwykłego tytanianu baru o tej samej grubości. Co ważne, efekt ten utrzymywał się bez zmian przez co najmniej sześć miesięcy.

Nadchodzi rewolucja w panelach słonecznych

Odkrycie może mieć ogromne znaczenie dla przyszłości energii odnawialnej. Nowe panele słoneczne byłyby nie tylko bardziej wydajne, ale też mniejsze, tańsze i trwalsze. Dzięki temu łatwiej byłoby je instalować na ograniczonej przestrzeni, na przykład w miastach. Choć potrzeba jeszcze dalszych badań, by w pełni zrozumieć działanie tej technologii, już teraz widać, że warstwowanie różnych materiałów może być przełomem w pozyskiwaniu energii ze słońca. Szczegóły badania opisano na łamach prestiżowego czasopisma Science Advances.

foto na wejście: Adobe Stock