Οργανικές φωτοβολταϊκές βαφές το μέλλον της ηλιακής ενέργειας

 Νανοσωματίδια και πλασμονικές στρατηγικές

Η νέα γενιά φωτοβολταϊκών θα κατασκευάζεται από φθηνά οργανικά υλικά  που θα τοποθετούνται εύκολα ως βαφή σε διάφορες επιφάνειες.

Ο Qiaoqiang Gan, επίκουρος καθηγητής ηλεκτρολογίας-μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μπάφαλο αναπτύσσει μια νέα γενιά φωτοβολταϊκών κυψελών που μπορούν να παράξουν περισσότερη ενέργεια με χαμηλότερο κόστος σε σύγκριση με τα προϊόντα που κυκλοφορούν στο εμπόριο.

Χρησιμοποιεί πλασμονικά οργανικά φωτοβολταϊκά υλικά που μπορούν να κατασκευαστούν ή να υποβληθούν σε επεξεργασία όντας σε υγρή μορφή και να εφαρμοστούν σε ποικίλες επιφάνειες.

“Σε σύγκριση με τα ανόργανα στοιχεία, τα οργανικά φωτοβολταϊκά μπορούν να κατασκευαστούν σε μεγάλες επιφάνειες με άκαμπτα ή εύκαμπτα υποστρώματα με κόστος πολύ χαμηλό αντίστοιχο με αυτό μιας βαφής” λέει ο κ. Gan.

Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά κατασκευάζονται είτε από γκοφρέτες πυριτίου είτε από εύκαμπτες κυψέλες (thin film) που φτιάχνονται από ανόργανα υλικά όπως το άμορφο πυρίτιο ή το τελλουρίδιο του καδμίου. Η τιμή των συμβατικών κυψελών ανεβαίνει εξαιτίας του υψηλού κόστους των υλικών ή της παραγωγικής διαδικασίας.

Τα οργανικά υλικά στα φωτοβολταϊκά νέας γενιάς -πολυμερή ή μικρομοριακές δομές- βασίζονται στον άνθρακα και είναι φθηνότερα.

Μειονέκτημα είναι η χαμηλή αποδοτικότητα σε σύγκριση με τα συμβατικά η οποία οφείλεται στην μικρή αγωγιμότητα που προσφέρει η λεπτή επιφάνεια.

Με στόχο να επιτύχουν μια εμπορικά εκμεταλλεύσιμη αποδοτικότητα της τάξης του 10%, η ερευνητική ομάδα του κ. Gan ενσωμάτωσαν μεταλλικά νανοσωματίδια ή ειδικά διαμορφωμένες πλασμονικές νανοδομές στα οργανικά φωτοβολταϊκά που αναπτύσσουν.

Οι ερευνητές του πανεπιστημίου που συμμετέχουν στην εργασία ευελπιστούν ότι οι προσπάθειές τους θα βάλουν ένα λιθαράκι στην ανάπτυξη φθηνών οργανικών φωτοβολταϊκών με νανοϋλικά και με πλασμονικές στρατηγικές.

Τα πλασμόνια είναι κύματα στην πυκνότητα των ηλεκτρονίων τα οποία εμφανίζονται όταν τα ηλεκτρόνια μιας μεταλλικής επιφάνειας κινούνται συντονισμένα.

Πηγή: econews