ΓΔ: 891,69 6,92 (0,78 %)

Τζίρος: 69,94 εκατ. €   RT

7ος χρόνος, ημέρα 1988η
Κυριακή, 11 Απριλίου 2021

ΓΔ: 891,69 6,92 (0,78 %)

Τζίρος: 69,94 εκατ. €   RT

Τα ηλιακά κύτταρα του μέλλοντος θα είναι οργανικά;

Τα ηλιακά κύτταρα του μέλλοντος θα είναι οργανικά;

Τα οργανικά ηλιακά κύτταρα είναι φθηνότερα να παραχθούν και πιο εύκαμπτα από τα αντίστοιχα κρυσταλλικού πυριτίου. Δυστυχώς, όμως, δεν προσφέρουν το ίδιο επίπεδο απόδοσης. Η τουλάχιστον δεν προσέφεραν έως σήμερα, αφού μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Υλικών Ηλεκτρονικής και Ενεργειακής Τεχνολογίας (i-MEET) στο Πανεπιστήμιο της Νυρεμβέργης απέδειξε ότι η απόδοση μπορεί να αυξηθεί χρησιμοποιώντας φωταυγή μόρια.

Ο ήλιος παρέχει ενέργεια περίπου 1000 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο, σε μια ημέρα με καθαρό ουρανό, στα ευρωπαϊκά γεωγραφικά πλάτη. Τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου μετατρέπουν έως και το ένα πέμπτο αυτής της ενέργειας σε ηλεκτρική, κάτι που σημαίνει ότι έχουν απόδοση περίπου 20%. Το παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης σε οργανική φωτοβολταϊκή μονάδα ανέρχεται στο 12,6%, σημαντικά χαμηλότερο από τις συμβατικές μονάδες. Η μονάδα πολλαπλών κυττάρων που ανέπτυξαν οι Γερμανοί μηχανικοί έχει επιφάνεια 26 cm² και σε απόλυτα ελεγχόμενες συνθήκες εργαστηρίου σημείωσε απόδοση 20% στο εργαστήριο, που επί του πεδίου μεταφράζεται σε 15%, ποσοστό ευθέως ανταγωνιστικό με τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου.

Τα πλεονεκτήματα των οργανικών ηλιακών κυττάρων είναι προφανή - είναι λεπτά και εύκαμπτα και μπορούν να προσαρμοστούν σε επιφάνειες κάθε σχήματος. Επίσης, το μήκος κύματος του ηλιακού φωτός που απορροφούν «ρυθμίζεται» μέσω των μακρομορίων που χρησιμοποιούν. Έτσι,  ένα παράθυρο επικαλυμμένο με οργανικά ηλιακά κύτταρα που απορροφά το κόκκινο και το υπέρυθρο φάσμα όχι μόνο ελέγχει τη θερμική ακτινοβολία, αλλά ταυτόχρονα παράγει ηλεκτρισμό.

Ένα κριτήριο που αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία δεδομένης της κλιματικής αλλαγής, είναι η περίοδος λειτουργίας μετά από την οποία ένα ηλιακό κύτταρο παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώθηκε για την κατασκευή του. Ο λεγόμενος χρόνος απόδοσης ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνολογία που χρησιμοποιείται και τη θέση του φωτοβολταϊκού συστήματος. Σύμφωνα, με πρόσφατα στοιχεία, ο χρόνος απόσβεσης ενέργειας των φωτοβολταϊκών μονάδων από πυρίτιο στην Ελβετία κυμαίνεται από 2,5 έως 2,8 χρόνια. Ωστόσο, αυτός ο χρόνος μειώνεται σε λίγους μόνο μήνες για τα οργανικά ηλιακά κύτταρα, ακριβώς λόγω της μικρής ποσότητας ενέργειας που απαιτείται για την κατασκευή τους.

Σε σύγκριση με ένα «παραδοσιακό» ηλιακό κύτταρο, το οργανικό του ισοδύναμο έχει ένα συγκεκριμένο μειονέκτημα: δεν παράγει αμέσως φόρτιση για τη ροή ρεύματος, αλλά μάλλον τα λεγόμενα εξιτόνια (excitons), στα οποία τα θετικά και αρνητικά φορτία είναι ακόμα δεσμευμένα και στη συνέχεια απαιτείται ένα ακόμη βήμα, που από μόνο του προϋποθέτει κατανάλωση ενέργειας, για τον διαχωρισμό των φορτίων.

Αυτή η διαδικασία εξαρτάται από τη μοριακή δομή των πολυμερών που χρησιμοποιούνται. Δεδομένου ότι ορισμένα μόρια από την κατηγορία των φουλλερενικών υλικών έχουν υψηλή κινητικότητα, ήταν η προτιμώμενη επιλογή στα οργανικά ηλιακά κύτταρα μέχρι σήμερα. Ωστόσο η υψηλή κινητικότητα έχει επιζήμια επίδραση στην παραγόμενη τάση.

Οι Γερμανοί ερευνητές συνέκριναν εννέα συνδυασμούς πολυμερών μορίων, κατορθώνοντας να παράξουν υψηλή τάση, με απόδοση πάνω από 20%. Όπως ακριβώς και τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα.

Αν και το πείραμα έλαβε χώρα εντός εργαστηρίου, όπου οι συνθήκες είναι ιδανικές, οι ερευνητές ελπίζουν πως θα το μεταφέρουν με αξιώσεις σε εξωτερικούς χώρους, γράφοντας την πρώτη σελίδα ενός νέου κεφαλαίου στην παραγωγή ενέργειας από τον ήλιο.