Znanstvenici sa Švicarskog Saveznog instituta za znanost i tehnologiju materijala (engl, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology) ostvarili su novi svjetski rekord od 20,4% u efikasnosti pretvaranja sunčeve svjetlosti u električnu struju, razvivši nove tankoslojne solarne ćelije na fleksibilnim polimernim folijama. Ćelije su izgrađene na osnovi poluvodiča CIGS (bakar-indij-galij-diselenid), materijala visokog potencijala za proizvodnju ekonomski isplative solarne električne energije. Trenutačno se čeka ekstrapolacija ove tehnologije za potrebe prilagodbe industrijskoj primjeni.
Kako bi solarna električna energija bila ekonomski dostupnija u većim razmjerima, znanstvenici i inženjeri diljem cijeloga svijeta već dugo pokušavaju razviti jeftine solarne ćelije, velikog kapaciteta i učinkovitosti, a jednostavne proizvodnje. Skupina istraživača s EMPA-inog Laboratorija za tanke filmove i fotovoltažu, predvođena Ayodhyom N. Tiwarijem, sad je učinila još jedan veliki korak naprijed. Pomoću tankoslojnih CIGS solarnih ćelija na fleksibilnoj polimernoj podlozi postigli su rekordnu učinkovitost pretvorbe energije od 20,4%, srušivši tako vlastiti rekord od 18,7%, iz svibnja 2011. godine. Tiwarijeva skupina već duže vrijeme istražuje i razvija raznovrsne tehnologije proizvodnje tankoslojnih solarnih ćelija. Tijekom godina taj je laboratorij neprestano povećavao učinkovitost fotovoltažne pretvorbe, i to redom: 1999. ostvarili su svoj prvi svjetski rekord s 12,8%; 2005. s povećanjem na 14,1%, 2010. na 17,6% i 2011. na 18,7%.
Uklanjanje nedostatka manje učinkovitosti u odnosu na silicijeve „wafere“
Posljednji u nizu rekorada postignut je zahvaljujući inovativnim idejama i izvanrednom timskom radu laboratorija, osobito doktorskih kandidata Adriana Chirila and Fabiana Pianezzija. Uspješno su modificirali svojstva CIGS sloja, proizvedenog na niskim temperaturama, koji apsorbira svjetlost i doprinosi foto struji u solarnim ćelijama. Vrijednost učinkovitosti ćelije nezavisno je ovjeren od strane Fraunhofer instituta za solarne energetske sustave (ISE), (engl, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems) u Freiburgu. Dodatno, EMPA-ina nova rekordna učinkovitost CIGS solarnih ćelija nadmašuje i vrijednost od 20,3% za CIGS solarne ćelije na staklenim podlogama i jednaka je najvišoj učinkovitosti polikristaliničnog silicijevog „wafera“. „Napokon smo uspjeli ukloniti nedostatak u vidu manje učinkovitosti u odnosu na polikristalinične silicijeve „wafere“ i CIGS tankoslojne ćelije na staklu“, izjavio je Tiwari.
Tankoslojni, lagani i fleksibilni solarni moduli visoke učinkovitosti odgovaraju zahtjevima u mnogobrojnim područjima primjene, poput solarnih farmi, krovova i fasada zgrada, automobila i prijenosne elektronike i mogu se proizvoditi kontinuiranim procesom kalandriranja (engl, „roll-to-roll“) i tako smanjiti dodatne troškove u usporedbi sa standardnom silicijevom tehnologijom. Drugim riječima, imaju potencijal za priskrbu jeftine solarne energije u bliskoj budućnosti. „Niz rekorada učinkovitosti fleksibilnih CIGS solarnih ćelija razvijenih na EMPA-i pokazuje da tankoslojne solarne ćelije odgovaraju izvanrednoj učinkovitosti polikristaliničnih silicijevih ćelija. Sada je vrijeme za sljedeći korak – prilagodbu tehnologije u suradnji s industrijom za zadovoljavanje širokog područja primjene pomoću jeftinog procesa proizvodnje“, kaže Gian-Luca Bona, ravnatelj EMPA-e. U tu svrhu, EMPA surađuje s Flisom, mladom tvrtkom angažiranom u industrijalizaciji fleksibilnih CIGS solarnih ćelija.
Izvor: Empa
