Φωτοβολταϊκά μαύρου πυριτίου με ρεκόρ αποδοτικότητας σε περιοχές με χαμηλή ηλιοφάνια

Επί σειρά ετών, μια από τις περισσότερα υποσχόμενες ηλιακές τεχνολογίες ήταν οι φωτοβολταϊκές κυψέλες “μαύρου πυριτίου”.
Πρόκειται για την τεχνολογία μιας ηλιακής κυψέλης που αποτελείται από βελόνες μεγέθους νανοκλίμακας τοποθετημένες πάνω από μια γκοφρέτα πυριτίου, η οποία αποδεδειγμένα δεσμεύει μεγαλύτερο εύρος του φάσματος του ηλιακού φωτός και παράγει ενέργεια ακόμα και από μικρές γωνίες υποδοχής της ακτινοβολίας.
Στην τελευταία εξέλιξη, ερευνητές του Πανεπιστημίου Άαλτο της Φινλανδίας κατασκεύασαν ηλιακές κυψέλες μαύρου πυριτίου με αποδοτικότητα 22,1%, τέσσερεις ποσοστιαίες μονάδες πάνω από το προηγούμενο ρεκόρ.
Η αύξηση του λόγου μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική επιτεύχθηκε με την εφαρμογή ενός λεπτού υμενίου αλουμινίου στις νανοδομές και την ενσωμάτωση όλων των μεταλλικών επαφών στο οπίσθιο μέρος της κυψέλης.
Με αυτή την επίδοση, το μαύρο πυρίτιο επιτυγχάνει αποδοτικότητα αντίστοιχη με αυτή των συμβατικών κυψελών πυριτίου, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούμε σύντομα να αναμένουμε την εμπορική εφαρμογή της τεχνολογίας.
Εκτός από την αυξημένη αποδοτικότητα στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας, η ικανότητα των μαύρων κυψελών να δεσμεύουν την ηλιακή ακτινοβολία από χαμηλές γωνίες σημαίνει ότι παράγουν περισσότερη ενέργεια για μεγαλύτερο μέρος της ημέρας σε σύγκριση με τις συμβατικές.
Αυτό είναι ένα εξαιρετικό πλεονέκτημα ειδικά σε βόρειες χώρες, όπου ο ήλιος λάμπει από χαμηλή γωνία για μεγάλο διάστημα του έτους. Οι ερευνητές του φινλανδικού πανεπιστημίου έδειξαν ότι στο χειμερινό Ελσίνκι οι μαύρες κυψέλες παρήγαν σημαντικά περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από τις συμβατικές παρότι συγκρίθηκαν κυψέλες με ίση ονομαστική αποδοτικότητα.
Η υψηλή απόδοση κατά κύριο λόγο οφείλεται στη χαμηλή ανακλαστικότητα των νανοδομών που επιτρέπουν την απορρόφηση περισσότερου φωτός. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι κυψέλες μαύρου πυριτίου θα έχουν χαμηλότερο κόστος κατασκευής διότι δεν θα χρειάζονται τις ανακλαστικές επιστρώσεις των συμβατικών φωτοβολταϊκών.
Επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να αναπτύξουν περαιτέρω την τεχνολογία με την υποστήριξη της Ευρωπαϊκής Ένωσης.
Θα εφαρμόσουν την τεχνολογία σε άλλες δομές κυψελών όπως τα εύκαμπτα και τα φωτοβολταϊκά πολυκρυσταλλικού πυριτίου και θα την δοκιμάσουν σε συσκευές όπως οθόνες και αισθητήρες φωτός.