Niemcy stworzyli panele fotowoltaiczne nowej generacji. Są nawet 2 razy bardziej wydajne i mogą produkować prąd w nocy!
Wciąż trudno w to uwierzyć, ale wynaleziono już ogniwa, które potrafią zamienić światło na energię elektryczną z ponad 40-procentową skutecznością. Co więcej, działają świetnie nawet w pomieszczeniach i przy słabym oświetleniu. To rozwiązanie zaproponował niemiecki instytut Fraunhofera. Czy tak wydajne panele już niebawem mogą pojawić się w naszych domach?
- Ten wynalazek może wyprzeć tradycyjne panele – o co chodzi?
- Dlaczego nowe ogniwa są tak skuteczne?
- Słabe światło, rekordowe wyniki – czy to początek wielkich zmian?
- Fotowoltaika a internet rzeczy – nowe ogniwa mogą nas zaskoczyć
Ten wynalazek może wyprzeć tradycyjne panele – o co chodzi?
Sprawność tradycyjnych paneli fotowoltaicznych instalowanych na dachach domów oraz na dużych farmach wynosi około 15–22%. Takie moduły działają dobrze pod jednym warunkiem – potrzebują silnego, bezpośredniego światła słonecznego. A co z miejscami, gdzie promieniowanie jest ograniczone, na przykład pomiędzy budynkami lub w pomieszczeniach?
Niemieccy naukowcy stworzyli nowe ogniwa, które mogą zmienić nasze spojrzenie na odnawialne źródła energii. Opracowano je specjalnie z myślą o pracy w pomieszczeniach, przy minimalnym oświetleniu. Potrafią generować prąd nawet przy niewielkim natężeniu światła. Specjalne testy potwierdziły, że moduły osiągają do 41,4% sprawności – to wynik, do którego zwykłe panele nie są w stanie zbliżyć się nawet w momentach największego nasłonecznienia.
Dlaczego nowe ogniwa są tak skuteczne?
Ogniwa zaprojektowane przez Fraunhofer-Institut oparto na tzw. półprzewodnikach z grup III–V, a dokładnie na fosforku indu i galu. To materiał znany w elektronice z bardzo dobrego przewodzenia prądu i zdolności do pracy w wysokich częstotliwościach. W porównaniu do krzemu – dominującego w tradycyjnych panelach – zapewnia lepszą kontrolę nad przepływem ładunku, zwłaszcza przy słabym świetle.
Kluczowe było również zastosowanie tzw. absorbera typu n, czyli specjalnej warstwy zbierającej energię świetlną i przekształcającej ją w ładunek elektryczny. Dzięki niej ogniwo radzi sobie nawet wtedy, gdy światło jest bardzo słabe – na poziomie zaledwie 100 luksów, co odpowiada mniej więcej jasno oświetlonemu wnętrzu mieszkania. Wydajność nowych modułów zaskakuje właścicieli fotowoltaiki, którzy często narzekają na sprawność swoich paneli.
Słabe światło, rekordowe wyniki – czy to początek wielkich zmian?
Testy przeprowadzone w warunkach zbliżonych do codziennego użytkowania pokazały, że ogniwa potrafią działać z niezwykłą wydajnością. Przy poziomie oświetlenia 100 luksów – czyli typowej jasności biura czy kuchni – osiągały 37,5% sprawności. To świetny wynik, ale im więcej światła, tym lepiej: przy 1000 luksach ich sprawność sięgnęła 40,9%.
Najlepszy rezultat uzyskano jednak przy natężeniu 700 luksów, gdzie urządzenie osiągnęło rekordowe 41,4% sprawności. Udało się to dzięki zastosowaniu tylnego heterozłącza o wyższym domieszkowaniu – technicznego rozwiązania zwiększającego efektywność transportu ładunków wewnątrz ogniwa. W tych warunkach straty związane z zamianą światła na prąd były najmniejsze. Polscy specjaliści stworzyli z kolei system magazynowania energii, który może wyprzeć z rynku kosztowne baterie. Przeczytasz o nim w tym artykule.
Fotowoltaika a internet rzeczy – nowe ogniwa mogą nas zaskoczyć
Coraz więcej urządzeń – od czujników temperatury po inteligentne liczniki czy systemy alarmowe – działa wewnątrz budynków jako część tzw. internetu rzeczy. Te urządzenia wymagają stałego, ale niewielkiego zasilania. Konieczność wymiany baterii lub zapewnienia dostępu do źródła energii bywa uciążliwa dla mieszkańców domu.
Nowe ogniwa mogłyby całkowicie zmienić naszą codzienność. Zamiast wymieniać baterie w czujnikach co kilka miesięcy, urządzenia mogłyby czerpać energię ze światła znajdującego się w otoczeniu – wystarczyłoby im niewielkie okno. Dotąd takie rozwiązania stosowano głównie w satelitach czy dronach, gdzie liczy się niska masa i maksymalna wydajność, a koszty nie grają dużej roli. Teraz pojawia się szansa, by tę technologię przenieść do codziennego użytku.
Nowe ogniwa z fosforkiem indu i galu mogą stać się czymś więcej niż ciekawą nowinką naukową. Jeśli ta technologia się rozwinie, zyskamy szansę na efektywne zasilanie urządzeń tam, gdzie klasyczne panele nie spisują się najlepiej. Gdy połączymy wysoką sprawność, działanie przy słabym świetle i brak potrzeby stałego zasilania, zyskamy prawdziwe rozwiązanie przyszłości.