Φωτοβολταϊκά μαύρου πυριτίου με θείο απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία

Το μαύρο πυρίτιο ίσως αποτελέσει το “κλειδί” για την παραγωγή αποδοτικότερων φωτοβολταϊκών κυψελών χάρη στην ιδιότητά του να απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία υποστηρίζουν ερευνητές του γερμανικού Ινστιτούτου Fraunhofer.

Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά πυριτίου μετατρέπουν τα τρία τέταρτα του ηλιακού φάσματος σε ενέργεια -κυρίως το ορατό ηλιακό φως- αλλά όχι και την υπέρυθρη ακτινοβολία που αντιστοιχεί στο υπόλοιπο 25%.

Στον αντίποδα, τα φωτοβολταϊκά κύτταρα μαύρου πυριτίου είναι ειδικά σχεδιασμένα με τρόπο ώστε να απορροφούν το σύνολο σχεδόν του ηλιακού φωτός, συμπεριλαμβανομένης της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

“Το μαύρο πυρίτιο παράγεται με την ακτινοβόληση του κανονικού πυριτίου με λέιζερ παλμών femtosecond σε συνθήκες θειώδους ατμόσφαιρας”, εξηγεί ο Δρ. Στέφαν Κόντερμαν, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας “Νανοϋλικά για τη Μετατροπή σε Ενέργεια” η οποία δραστηριοποιείται στους κόλπους του ινστιτούτου.

Μέσω αυτής της διαδικασίας, άτομα θείου ενσωματώνονται στις δικτυωτές δομές του πυριτίου κάνοντάς το να φαίνεται μαύρο και του προσδίδουν την ιδιότητα απορρόφησης της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

 Μετατρέποντας τον παλμό του λέιζερ που οδηγεί το θείο στη δομή του πυριτίου, οι επιστήμονες ανακάλυψαν πως μπορούν να αλλάξουν τα ίδια τα επίπεδα ενεργειακής απόδοσης του θείου με μεταβολή του αριθμού των ηλεκτρονίων που μπορούν να δημιουργηθούν από ένα φωτόνιο ηλιακού φωτός.

Επόμενο βήμα είναι η εκμετάλλευση της πρωτοποριακής τεχνολογίας σε εμπορικές εφαρμογές.

“Με το μαύρο πυρίτιο, ελπίζουμε να αυξήσουμε την αποδοτικότητα των συμβατικών φωτοβολταϊκών κυψελών, που αυτή τη στιγμή κυμαίνεται στο 17%, κατά μία ποσοστιαία μονάδα” λέει ο Δρ Κόντερμαν.

Αντίστοιχη τεχνολογία είχε αναπτύξει και η αμερικανική εταιρεία Natcore.

econews