Ηλιακά κύτταρα υψηλής διαφάνειας προσφέρουν υψηλή αισθητική και 1.000 φορές μεγαλύτερη απόδοση

Ερευνα 27 Ιουλίου 2022

Οι ηλιακοί συλλέκτες συχνά θεωρείται ότι βλάπτουν την αισθητική των κτιρίων κατοικιών και επιχειρήσεων. Ωστόσο, αυτό ίσως πρόκειται να αλλάξει. Ερευνητές από το Tohoku University της Ιαπωνίας δημοσίευσαν εργασία στο περιοδικό Scientific Reports, όπου αναφέρουν ότι κατασκεύασαν ένα εξαιρετικά διαφανές ηλιακό στοιχείο με ένα φύλλο ατόμων με αρχιτεκτονική 2D.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR.

Αυτά τα σχεδόν «αόρατα» ηλιακά κύτταρα (Transparent solar cells, TSCs) χαρακτηρίζονται από μια μέση ορατή διαφάνεια της τάξης του 79%, άρα, θεωρητικά, μπορούν να τοποθετηθούν παντού χωρίς να επηρρεάζουν την αισθητική. Σε παράθυρα κτιρίων, παρμπρίζ αυτοκινήτων, ακόμη και στο ανθρώπινο δέρμα. Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει επανειλημμένα να αναπτύξουν διαφανή ηλιακά κύτταρα, αλλά τα κατάλληλα υλικά δεν έχουν αναπτυχθεί μέχρι στιγμής.

Για την κατασκευή του ηλιακού panel, η ομάδα παραμετροποίησε τα εμπόδια επαφής μεταξύ οξειδίου κασσιτέρου-ινδίου (Indium-Tin Oxide, ITO), ενός από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα διαφανή αγώγιμα οξείδια, και δισουλφιδίου του βολφραμίου (WS₂) μονής στοιβάδας. Εναπόθεσαν διάφορα λεπτά στρώματα μετάλλων πάνω στο ITO και εισήγαγαν ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του βολφραμίου μεταξύ του επικαλυμμένου ITO και του δισουλφιδίου βολφραμίου.

«Ο τρόπος με τον οποίο σχηματίσαμε το ηλιακό κύτταρο είχε ως αποτέλεσμα απόδοση μετατροπής ισχύος πάνω από 1000 φορές μεγαλύτερη από μια συσκευή που χρησιμοποιεί ένα κανονικό ηλεκτρόδιο ITO», επεσήμανε ο Toshiaki Kato, συν-συγγραφέας της εργασίας και αναπληρωτής καθηγητής στο Graduate School of Engineering του Πανεπιστημίου Tohoku. Οι προσπάθειες της ομάδας δε σταμάτησαν εκεί. Διερεύνησαν επίσης τον τρόπο με τον οποίο το ηλιακό τους κύτταρο μπορεί να επεκταθεί για χρήση σε ένα πραγματικό ηλιακό panel.

«Ανακαλύψαμε τις κατάλληλες σχεδιαστικές τροποποιήσεις που απαιτούνται για να αποφευχθεί μια απροσδόκητη πτώση τάσης. Ο τρόπος με τον οποίο σχηματίσαμε το ηλιακό κύτταρο είχε ως αποτέλεσμα απόδοση μετατροπής ισχύος πάνω από 1000 φορές μεγαλύτερη από μια συσκευή που χρησιμοποιεί ένα κανονικό ηλεκτρόδιο ITO», επισημαίνει ο Kato.