Solarna ćelija novog dizajna obećava jeftiniju proizvodnju struje od sunčeva svjetla

Jedna nova metoda izrade solarnih ćelija obećava jeftiniji način stvaranja električne struje od sunčeve energije, kao i nove načine integriranja solarne energije u druge proizvode.

Solarne ćelije uglavnom se izrađuju od pločica silicija koje su krute i lako se lome. Profesor fizike na Caltechu - Kalifornijskom institutu za tehnologiju - Harry Atwater izrađuje ih drugačije:

"Naša tehnologija koristi 50 do 100 puta manje silicija i to u obliku rijetke mreže žica. Ta rijetka mreža žica ima točno iste sposobnosti upijanja svjetla i prikupljanja elektriciteta kao i konvencionalna ćelija od ploškice silicija."

Sićušne žičice silicija vire iz baze - odnosno supstrata - nalik mikroskopskoj četki za kosu. A, s obzirom da je ključni sastojak solarnih ćelija skupi, visoko pročišćeni oblik silicija, ovakav dizajn donosi značajne ekonomske prednosti.

"To znači - u terminima cijene koštanja - da se koristi stotinu puta manje silicija. A to je potencijalno vrlo značajno," kaže Atwater.

Silicij je onaj sastojak solarne ćelije koji pretvara svjetlost u elektricitet. Dakle, moglo bi se pomisliti da će korištenje tako značajno manje količine silicija smanjiti količinu stvorene struje, ali, Atwater kaže da to nije slučaj:

"Svjetlost ulazi u ćeliju i i istodobno dio bude direktno apsorbiran kroz žice, ali se dio odbija od žice do žice. To odbijanje i višestruko reflektiranje među žicama rezultira u dramatičnom povećanju apsorpcije."

Znači li to da se upravo zbog tog reflektiranja siliciju pruža više prilika za interakciju sa svjetlošću? Točno tako, kaže profesor Atwater i pojašnjava da dolazi do pojačanja apsorpcije u redu veličine od 20 do 50 puta više nego što se dogodi u prvom izravnom kontaktu sa žicama.

Atwater i njegove kolege izradili su prototip novog dizajna u laboratoriju, ali njihova ćelija ne nalikuje tipičnim solarnim panelima kakvi se vide na krovovima zgrada:

"Mi naše žičane mreže ulažemo u polimerski supstrat koji je proziran i jednake debljine kao žica, razvaljan poput folije. Rezultat je materijal koji posjeduje jednake optičke i električne osobine kao i silicijske pločice, ali, za razliku od njih, ima mehanička svojstva fleksibilne plastične folije."

Ta fleksibilnost otvara vrata potencijalnim novim primjenama, poput - kako ih profesor Atwater naziva - `integriranih fotovoltnih elemenata`. Recimo, solarna ćelija može biti ugrađena u krovopokrivački materijal, što bi uštedilo trošak instalacije.

Druge ideje za novu uporabu proizlaze iz fizičkog oblika Atwaterovog posve novog dizajna:

"Jedna od stvari koje su zanimljive u vezi s tim fleksibilnim folijama je da one mogu biti zakrivljene, dakle može ih se postaviti u nekonvencionalne oblike, recimo na površinu vozila ili slično, gdje nema ravne površine."

Ovaj profesor s Caltecha kaže da je optimističan oko komercijalizacije njegovog novog dizajna solarne ćelije jer proces proizvodnje ne zahtijeva nikakav razvitak nove tehnologije. On naglašava da bi novi dizajn trebao smanjiti cijenu stvaranja struje iz sunčeve svjetlosti, koja je - kaže - svugdje prisutna, od najoblačnijih područja sjeverne Europe pa do najsunčanijih mjesta Afrike, Australije i Azije.

Članak Harryja Atwatera o njegovom novom dizajnu solarne ćelije objavljen je u časopisu Nature Materials.