Vedci vytvorili najúčinnejší solárny článok: Ich technológia má potenciál zmeniť mnohé oblasti života
Vedci z laboratória NREL vytvorili nový solárny článok, ktorý by mohol nájsť uplatnenie vo viacerých oblastiach, než jeho predchodcovia.
Výskumníci z Amerického národného laboratória pre obnoviteľné zdroje (pozn. redakcie: NREL) vytvorili solárny článok s vyššou účinnosťou, než ktorýkoľvek doteraz vyrobený článok, píše portál laboratória.
Nielenže je tento druh solárneho článku účinnejší, no jeho dizajn je oveľa jednoduchší, a preto nájde svoje uplatnenie pri širšom spektre situácií. Nové solárne články zapadnú do oblastí, kde je hlavným problémom málo miesta, alebo sa využijú aj vo vesmírnych podmienkach. Nový článok dosahuje účinnosť až 39.5% za podmienok, aké môžeme nájsť u nás na Zemi. Nový solárny článok svojimi parametrami prekonáva predchádzajúcu prácu vedcov, ktorá v roku 2020 dosiahla rekord s účinnosťou 39.2%.
Najlepšie solárne články využívajú architektúru IMM, ktorú vymysleli vedci z NREL. Nový palivový článok využíva trojuzlovú IMM architektúru a len nedávno bola zaradená do zoznamu Best Research-Cell Efficiency Chart. V tomto zozname môžete nájsť úspechy experimentálnych solárnych článkov.
Výskum nového solárneho článku zaviedol vedcov do takzvaných kvantových studní, ktoré sa skladajú z veľmi tenkých polovodičových materiálov. Mimoriadnu účinnosť sa vedcom podarilo dosiahnuť uplatnením kvantových studní v zariadení, ktoré má tri uzly, pričom každý uzol je špeciálne vyladený na zachytávanie odlišného spektra solárneho žiarenia.
Sľubná, no nákladná technológia
Na zostavenie uzlov využili materiály typu III-V. Toto označenie odzrkadľuje ich umiestnenie na periodickej sústave prvkov. Každý materiál má odlišné medzery v pásme, čo im umožňuje zachytávať rôzne spektrá solárneho žiarenia. Prvá vrstva sa skladá z fosfidu gália a india, stredná z arzenidu gália a spodná vrstva z arzenidu gália a india. Každá vrstva prešla za niekoľko desaťročí výraznou optimalizáciou.
Neprehliadnite
„Arzén gália je výborný materiál a vo väčšine prípadov sa využíva na konštrukciu solárnych článkov s rovnakou architektúrou. V tomto prípade ale nemal správnu medzeru pásma čo znamená, že rovnováha elektrických prúdov medzi uzlami nebola optimálna. Prostredníctvom kvantových studní sme upravili medzeru pásma, pričom sme dokázali zachovať kvalitu materálov,“ vysvetľuje dizajnér článku, Ryan France.
Metódu kvantových studní vedci využili pri strednej vrstve článku na to, aby rozšírili medzeru pásma a zvýšili tak množstvo svetla, ktoré dokáže článok absorbovať. Ďalším problémom je, že výroba takýchto článkov bola vždy mimoriadne nákladná. Materiály typu III-V sa využívajú hlavne pri vesmírnych satelitoch, bezpilotných lietadlách, či iných úzko špecifických odvetviach. Jedným z cieľov tímu je znížiť ich výrobnú cenu, aby sa mohli tieto solárne články uplatniť aj v iných situáciách.
Nový solárny článok by bol mimoriadne účinný aj v kozmickom priemysle, presnejšie pri poháňaní komunikačných satelitov. Tie sa už dnes spoliehajú na solárnu energiu a vysoká účinnosť je pre nich jeden z najdôležitejších parametrov.
Komentáre