Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια δημιουργούν ηλιακά κύτταρα από ένα ασυνήθιστο υλικό - τα συμβατικά δισδιάστατα διχαλκογονίδια των μετάλλων μετάπτωσης (DPM). Αυτά τα υλικά έχουν σχετικά χαμηλή απόδοση μετατροπής του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, αλλά είναι εκατό φορές ελαφρύτερα από τα σύγχρονα πάνελ φωτογραφιών πυριτίου. Για το χώρο, το χαμηλό βάρος είναι ένα αποφασιστικό πλεονέκτημα. Αλλά υπάρχει ακόμα δουλειά που πρέπει να γίνει σε πάνελ με DPM.
Το πάχος του φιλμ DPM δεν είναι μεγαλύτερο από μερικά άτομα. Αυτό είναι αρκετές τάξεις μεγέθους λεπτότερο από το στρώμα αρσενιδίου του πυριτίου ή του γαλλίου στα σύγχρονα πάνελ φωτογραφιών. Αυτό θα επιτρέψει να γίνουν τα ηλιακά κύτταρα DPM εκατό φορές ή περισσότερο ελαφρύτερα. Για την επέκταση της ανθρώπινης παρουσίας στο διάστημα – σε τροχιά, σε φεγγάρια και άλλους πλανήτες – το βάρος του φορτίου που μεταφέρεται από τη Γη θα είναι κρίσιμο. Θα έρθει η ώρα και το πυρίτιο στη διαστημική ενέργεια θα πρέπει να εγκαταλειφθεί. Και τότε, είναι βέβαιοι οι ερευνητές, θα έρθει η χρυσή εποχή των ελαφρών φωτοπλαισίων από διχαλκογονίδια μετάλλων μετάπτωσης.
Ωστόσο, τα υλικά DPM έχουν ένα σημαντικό μειονέκτημα. Όλα τα δείγματα φωτοκυττάρων που δημιουργήθηκαν μέχρι σήμερα με βάση τους έδειξαν απόδοση όχι μεγαλύτερη από 5%. Όσον αφορά το βάρος, εξακολουθεί να είναι καλύτερο από το πυρίτιο, αλλά στην ιδανική περίπτωση, πρέπει να αυξηθεί η απόδοση του πολλά υποσχόμενου υλικού, κάτι που, για παράδειγμα, μπορεί να γίνει βελτιστοποιώντας τη δομή του φωτοκυττάρου. Αυτό ακριβώς έκαναν οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και πέτυχαν απτή επιτυχία - πρότειναν μια δομή ενός κυττάρου DPM με απόδοση 12%.
Θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι η αναφερόμενη απόδοση επιτεύχθηκε στο ψηφιακό μοντέλο του φωτοκυττάρου. Οι ερευνητές αποφάσισαν να ξεκινήσουν όχι με πειράματα, αλλά με μοντελοποίηση, κάτι που έχει κάποιο νόημα - είναι φθηνότερο και πιο γρήγορο με αυτόν τον τρόπο. Όμως, με βάση το ψηφιακό μοντέλο και τις αναπτυγμένες μεθόδους, οι ειδικοί είναι βέβαιοι ότι αυτοί ή οι συνάδελφοί τους θα είναι σε θέση να παρουσιάσουν φυσικά δείγματα ηλιακών κυττάρων από διχαλκογονίδια μετάλλων μετάπτωσης με απόδοση τουλάχιστον 10% τα επόμενα τέσσερα έως πέντε χρόνια .
Το μυστικό της εξέλιξης, για την οποία είπαν οι επιστήμονες στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού Device, βρίσκεται στην πολυστρωματική δομή του στοιχείου (φιλμ σε φιλμ, όταν αρχίζουν να λειτουργούν πολυάριθμες ανακλάσεις φωτονίων), καθώς και στο σχεδιασμός των ηλεκτροδίων, που καθιστά δυνατό τον αποτελεσματικό έλεγχο εξιτονίων - τα κύρια ενεργά στοιχεία των δισδιάστατων δομών DPM. Όλα αυτά όμως είναι ακόμα στα χαρτιά. Περιμένουμε πρακτική εφαρμογή.
Διαβάστε επίσης:
Αφήστε μια απάντηση