Fotovoltinių elementų gamintojai kristalinį silicį naudoja nuo pat šeštojo dešimtmečio. Jis tapo patrauklia medžiaga po to, kai buvo nustatyta, kad ši medžiaga, lyginant su kitomis alternatyvomis, pasižymi aukščiausiu konversijos efektyvumu bei stabilumas. Tačiau vienas dalykas kristaliniam siliciui nebūdingas – skaidrumas. Tačiau Pietų Korėjos mokslininkai mano išsprendę šį apribojimą.
Fotovoltinių (FV) elementų gamintojai kristalinį silicį naudoja nuo pat šeštojo dešimtmečio. Jis tapo patrauklia medžiaga po to, kai buvo nustatyta, kad ši medžiaga, lyginant su kitomis alternatyvomis, pasižymi aukščiausiu konversijos efektyvumu bei stabilumas. Tačiau vienas dalykas kristaliniam siliciui nebūdingas – skaidrumas. Tačiau Pietų Korėjos mokslininkai mano išsprendę šį apribojimą ir naujų FV elementų masyvus būtų galima naudoti praktiškai bet kur.
Kairėje rankoje yra tradicinė, o dešinėje rankoje Korėjos mokslininkų sukurta skaidri saulės panelė
© Kangmin Lee ir kt., 2019
Skaidrūs (permatomi) FV elementai suteiktų visiškai naujų Saulės energetikos galimybių.
Jomis būtų galima pakeisti dangoraižių langų stiklus, automobilių stoglangius ir galbūt net išmaniųjų telefonų ekranai galėtų generuoti energiją.
Tokių skaidrių FV elementų panaudojimo galimybės yra praktiškai beribės ir mokslininkai jau senokai bando tokius elementus pagaminti.
Deja, bet skaidrūs FVE dažniausiai būna mažiau efektyvūs ir ne tokie atsparūs.
Tačiau Korėjos Ulsano nacionalinio mokslų instituto ir Korėjos universiteto mokslininkai mano, kad jų permatomiems FV elementams jokie kompromisai negrės.
„Mano komanda priėjo prie išvados, kad kristalinis silicis yra geriausia medžiaga, siekiant pagaminti permatomą FV skydelį, pasižymintį aukštais efektyvumo ir stabilumo rodikliais bei išsaugant neutralias spalvas“, – sakė vienas tyrimo autorių Kwanyongas Seo.
„Iš pradžių pagalvojome, kad tai yra beprotiška idėja. Problema juk ta, kad kristalinis silicis nėra skaidrus ir prieš mus dar niekas nemėgino pagaminti permatomo kristalinio silicio, kuris pasižymėtų neutraliomis spalvomis.“
Tad, siekdami išvengti rausvo atspalvio ar kitokių spalvų, anksčiau kėlusių problemas, tyrėjai kristaliniame silicyje prakirto mažas, maždaug žmogaus plauko skersmens dydžio skyles, kad galėtų prasiskverbti šviesa.
Šios skylės yra išdėstytos pagal kruopščiai suplanuotą modelį ir yra nematomos žmogaus akiai.
Testuojant, skaidrus FV elementas pademonstravo ilgalaikį stabilumą ir 12,2 proc. energijos konversijos rodiklį.
Tai toli gražu nėra komercinių saulės elementų užtikrinamas 20-25 proc. efektyvumas, tačiau tai yra geresnis rodiklis, palyginus su kitų testuojamais ir kuriamais skaidriais FV elementais.
Korėjos mokslininkai taip pat pabandė savo kūrinį panaudoti vietoje langų stiklo.
Jie teigia, kad mažu kampu šviečiantys Saulės spinduliai į vertikaliai orientuotą įprastą FV elementą gali sumažinti elektros energijos gamybą 30 proc., tuo tarpu jų pagamintame skaidriame FV elemente sumažėjimas tesiekia 4 proc.
„Norime [šiais skaidriais FV elementų skydeliais] pakeisti dabartinius langus“, – sako Seo ir pripažįsta, kad „dar yra daugybė dalykų, kuriuos turėsime įveikti. Pavyzdžiui, ir įstatymų reikalavimus. Taip pat reikia užtikrinti mechaninį stabilumą ir tvirtumą, kad savo skydeliais galėtume pakeisti dabartinių pastatų langus.“
Dabar tyrėjai stengiasi sukurti didesnio masto permatomą saulės elementą ir pasiekti 15 proc. energijos konvertavimo efektyvumą.
Mokslininkai teigia, kad tokių skaidrių elementų gamyba labai panaši į tradicinių skydelių, todėl kelias tokių panelių komercializavimui yra lengvesnis.
Plačiau su tyrimo rezultatais galite susipažinti moksliniame žurnale „Joule“.
