Νέα φωτοβολταϊκά από άνθρακα αξιοποιούν το υπέρυθρο φως (!)

Ερευνητές του ΜΙΤ δημιούργησαν ένα νέο φωτοβολταϊκό στοιχείο, το οποίο απορροφά φως υπέρυθρων συχνοτήτων και το μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Περίπου το 40% της ηλιακής ενέργειας που φτάνει στη Γη είναι υπέρυθρη ηλεκτρομαγνητική ακτονοβολία, φως δηλαδή λίγο μικρότερης συχνότητας από αυτό που βλέπουν τα μάτια μας. Τα συμβατικά σημερινά φωτοβολταϊκά στοιχεία που αποτελούνται από πυρίτιο δεν εκμεταλλεύονται το φως χαμηλότερων συχνοτήτων, με συνέπεια μεγάλος μέρος της ηλιακής ενέργειας να πηγαίνει χαμένο και να μη μετατρέπεται σε ηλεκτρισμό. Ένα νέο είδος φωτοβολταϊκών όμως με βάση το άνθρακα, υπόσχεται να αλλάξει τα δεδομένα, ενώ ένας μελλοντικός συνδυασμός άνθρακα και πυριτίου ενδεχομένως να εκμεταλλεύεται το μέγιστο δυνατό από το φάσμα της ηλιακής ακτινοβολίας...

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, εκμεταλλεύονται το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, την ανακάλυψη για την οποία πήρε το Νόμπελ Φυσικής ο ’λμπερτ Αινστάιν, κατά το οποίο φωτόνια που προσπίπτουν σε ένα υλικό, μεταφέρουν την κινητική τους ενέργεια στα ηλεκτρόνια του υλικού, παράγοντας ηλεκτρικό ρεύμα. Τα πιο εξελιγμένα σημερινά φωτοβολταϊκά, έχουν αποδοτικότητα που δεν ξεπερνά το 40%. Αυτό σημαίνει πως μετατρέπουν σε ηλεκτρισμό, ένα μικρό ποσοστό της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας που δέχονται, αφήνοντας μεγάλα περιθώρια για νέες ανακαλύψεις που θα ανεβάσουν την απόδοση αυτή.

Το νέο φωτοβολταϊκό, φτιάχνεται από δύο εξωτικές μορφές του άνθρακα: το μόριο C60, ένα 20εδρο μόριο άνθρακα που θυμίζει σε σχήμα μπάλα ποδοσφαίρου και πρωτοκατασκευάστηκε στο εργαστήριο το 1985 και νανοσωλήνες άνθρακα, μια κυλινδρική δομή από γραφίτη που ανακαλύφθηκε το 1991. Είναι η πρώτη φορά που κατασκευάζεται τέτοιου είδους φωτοβολταϊκό, εξέλιξη που οφείλεται στην ανάπτυξη τεχνικών παρασκευής νανοσωλήνων σε ευρεία κλίμακα καθώς προκειμένου να λειτουργήσουν ικανοποιητικά, η καθαρότητα των νανοσωλήνων πρέπει να είναι πολύ υψηλή. Ακόμη, οι νανοσωλήνες απορροφούν το φως με πολύ γοργό ρυθμό, με αποτέλεσμα να μη χρειάζονται πολλοί νανοσωλήνες σε κάθε στοιχείο, γεγονός που σημαίνει πως τα στοιχεία αυτά θα είναι αρκετά ελαφρύτερα από τα σημερινά.

Οι νέες ανακαλύψεις συνήθως είναι πρώιμες εκδοχές ενός βελτιωμένου προϊόντος που τις ακολουθεί και συνοδεύονται από αρκετές ατέλειες. Αν και προς το παρόν έχουν μικρή απόδοση, της τάξης του 0.1%, νέες βελτιωμένες εκδοχές υπόσχονται καλύτερα αποτελέσματα στο μέλλον με βελτιώσεις που έχουν ήδη σχεδιαστεί, όπως αλλαγές στο σχήμα και στο μέγεθος των στρωμάτων από τα υλικά που αποτελούν το στοιχείο. Σε κάθε περίπτωση, η αξιοποίηση της υπέρυθρης ενέργειας της ηλιακής ακτινοβολίας, αποτελούσε έναν από τους μεγάλους στόχους των ερευνητών στο πεδίο αυτό κι ανοίγει νέους δρόμους στην έρευνα προς την ανάπτυξη αποδοτικότερων φωτοβολταϊκών. 

www.naftemporiki.gr