Λεπτότερα και φθηνότερα φωτοβολταϊκά πάνελ

Φωτοβολταϊκές κυψέλες οι οποίες είναι 20 φορές λεπτότερες από τα πάνελ που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή στην αγορά κατάφεραν να αναπτύξουν ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Οσλο. Αυτό το μικρό πάχος σημαίνει ότι οι νέες κυψέλες χρειάζονται 95% λιγότερο πυρίτιο για να κατασκευαστούν, με συνέπεια να μειώνεται σε μεγάλο ποσοστό το κόστος παραγωγής. Κάτι που, με τη σειρά του, σημαίνει ότι τα φωτοβολταϊκά πάρκα με αυτές τις κυψέλες θα μπορούν να αποσβέσουν πιο γρήγορα την επένδυση για την κατασκευή τους.

Οι συμβατικές ηλιακές κυψέλες αποτελούνται από δισκία πυριτίου πάχους 0,2 χιλιοστών, τα οποία δημιουργούνται με τον τεμαχισμό ενός μεγάλου κύβου από καθαρό πυρίτιο. Με αυτόν τον τρόπο κατασκευής, όμως, υπολογίζεται ότι χρειάζονται πέντε περίπου γραμμάρια από πυρίτιο ανά watt ηλιακής ενέργειας. Επίσης, μία μεγάλη ποσότητα πρώτης ύλης από τον κύβο πηγαίνει ουσιαστικά χαμένη, καθώς κονιορτοποιείται κατά τον τεμαχισμό. Η λύση για να αντιμετωπιστούν αυτά τα δύο προβλήματα θα ήταν να μειωθεί το πάχος των δισκίων. Σε μια τέτοια περίπτωση, ωστόσο, θα ανέκυπτε ένα εξίσου σημαντικό πρόβλημα: όσο πιο λεπτό είναι το δισκίο τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό του φωτός που περνάει από μέσα του αναξιοποίητο, μειώνοντας έτσι την ποσότητα του ρεύματος που παράγεται από την ηλιακή ενέργεια. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι το ηλιακό φως αποτελεί ένα φάσμα ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών, διαφορετικού μήκους κύματος. Στο ένα άκρο του φάσματος βρίσκεται το ιώδες φως, το οποίο έχει μικρό μήκος κύματος και γι’ αυτό μπορεί να απορροφηθεί από ένα λεπτό δισκίο. Στο άλλο άκρο βρίσκεται το ερυθρό φως, το οποίο για να αλληλεπιδράσει με το πυρίτιο απαιτεί μεγαλύτερο πάχος. Αυτός είναι ο λόγος που τα δισκία κατασκευάζονται σήμερα με προφίλ 0,2 χιλιοστά, αλλά και μία από τις αιτίες που τα πάνελ καλύπτονται από γυαλί, αυξάνοντας έτσι την απόσταση που πρέπει να διανύσουν τα φωτόνια πριν βγουν έξω από το πάνελ.
Οι ερευνητές από το Οσλο ανέπτυξαν τεχνικές που επιτρέπουν την παγίδευση των φωτονίων μεγάλου μήκους κύματος, ακόμη και αν τα δισκία έχουν πάχος μόλις 0,01 χιλιοστών. Η πρώτη τεχνική αφορά τη χρήση πολύ μικρών πλαστικών ομοιόμορφων σφαιριδίων, τα οποία τοποθετούνται πάνω στην επιφάνεια του πυριτίου, σε ίσες αποστάσεις μεταξύ τους. Τα σφαιρίδια αυτά αναγκάζουν τις ακτίνες φωτός να εκτραπούν για να περάσουν μέσα από το δισκίο, αυξάνοντας έτσι τη διαδρομή που καλύπτουν κατά 25 φορές. Οι επιστήμονες πειραματίζονται επίσης με μικροσκοπικές δομές που τοποθετούνται στο πίσω μέρος του δισκίου, σχηματίζοντας μη συμμετρικές μικροεγκοπές. Με βάση τους υπολογισμούς που έχουν πραγματοποιήσει, χάρη στις μικροεγκοπές οι κυψέλες μπορούν να αξιοποιούν ακόμη μεγαλύτερο ποσοστό από τα φωτόνια που πέφτουν πάνω τους. Παράλληλα, έχουν έρθει ήδη σε επαφή με βιομηχανίες κατασκευής φωτοβολταϊκών, με σκοπό να διερευνήσουν με ποιο τρόπο οι νέες κυψέλες θα μπορούν να κατασκευαστούν στις υπάρχουσες γραμμές παραγωγής. Πάντως, οι ίδιοι δηλώνουν βέβαιοι πως η τεχνολογία τους θα εμφανιστεί στο εμπόριο το αργότερο σε επτά χρόνια.

Πηγη: Καθημερινή