Istraživači sa Fraunhofer instituta za telekomunikacije su razvili sistem koji omogućava solarnim ćelijama da efikasno sakupljaju energiju iz infracrvenog spektra, crpeći u izvoru energiju koji je u prošlosti oglavnom bio van domašaja. Nova tehnologija, koja deluje da će dobro funkcionistai sa komercijalno dostupnim solarnim ćelijama, ima potencijal da postane standard u budućim tehnologijama solarnih panela.
Kada fotoni pogode površinu solarne ćelije, energija koju oni nose može biti apsorbovana od strane poluprovodnika. Ako je apsorbovana energija veća od podešenog praga - koji je poznat kao energetski procep, i zavisi od poluprovodnika koji se koristi - elektroni su oslobođeni od poluprovodnika i mogu da se koriste za generisanje električne struje.
Energija nošena fotonom je proporcionalna njegovoj frekvenciji. Kod silicijumskih solarnih ćelija, fotoni u infracrvenom spektru često ne nose dovoljno energije za proizvodnju električne energije, i infracrveno svetlo prosto prođe kroz ćeliju, neiskorišćeno. Crveni fotoni nose sa sobom taman dovoljno energije da oslobode elektron i fotoni u plavom spektru i šire (UV svetlost) nose previše energije - tako da se deo koristi da se oslobodi jedan elektron, ali se ostatak gubi kao toplota. Nemogućnost da se u potpunosti izvuče energija koju nosi foton jeste glavni razlog zašto su solarne ćelije tako neefikasne.
Tokom proteklih nekoliko godina, istraživači su proizveli solarne ćelije koje mogu apsorbovati infracrvenu i ultraljubičastu svetlost efikasnije. Sada, istraživači sa Fraunhofer instituta su došli do direktnog načina da se zarobi više energije iz infracrvenog spektra, razvijajući nešto što bi potencijalno moglo da postane standardna tehnologija u solarnim ćelijama u bliskoj budućnosti.
Oglas
Istraživanje se zasniva na upijajućoj infracrvenoj svetlosti koristeći nešto što je poznato kao crni silicijum. Ovaj materijal je napravljen pomoću preciznih lasera koji "gađaju" atome sumpora u silicijumskoj rešetki u dobro definisanim obrascima.
Sumpor smanjuje energetski procep, i samim tim omogućava da mnogo niži energetski fotoni oslobode elektrone iz poluprovodnika. U teoriji, ovo bi trebalo da poveća efikasnost solarnih ćelija. Nažalost, ipak, manji energetski procep takođe olakšava da elektroni "putuju" u suprotnom smeru, što bi opet dovelo do gubljenja elektriciteta.
Istraživači sa Fraunhofer instituta su krenuli da se bave ovim pitanjem i došli su do konceptualno jednostavnog ali genijalnog rešenja. Oni su odabrali da promene obrasce laserskih impulsa koji pokreću atome sumpora u rešetku silicijuma, menjajućo njihovu konformaciju kako bi se povećao broj elektrona koji može da se penje "kroz" energetski procep i postanu provodni, dok su smanjili broj elektrona koji mogu da se vrate "dole" kroz procep.
Prototipovi ćelija su pokazali da mehanizam može da udvostruči efikasnost crnog silicijuma, ali su istraživači još uvek u potrazi za identifikacijom konfiguracije atoma sumpora koja može dovesti do najboljih performansi.
Sledeći korak će biti ugradnja ćelija na već postojećoj komercijalnoj tehnologiji, a dobra vest je da su veoma kompatibilni, i izgleda da se međusobno dopunjuju. Jednostavnim uklanjanjem pozadinskog poklopca tradicionalnih solarnih ćelija i inkorporiranje sloja crnog silicijuma, tim je utvrdio da oni mogu povećati efikasnost takvih panela za oko jedan odsto.
Istraživači sada planiraju da stave na tržište laserski sistem koji proizvođači mogu sami da koriste za proizvodnju crnog silicijuma i da ga na taj način uključe u svoje proizvode kao standard.
