Finským vědcům se podařilo vyvinout černý křemík pro solární panely s extrémně vysokou účinnosti

• 01. 09. 2020
• Redakce

Extrémně vysoká účinnost

Tradiční křemíkové fotovoltaické panely mají maximální mez účinnosti v případě jednovrstvových technologií na úrovní 30 %. Kromě krystalického křemíku, který tvoří základní materiál pro výrobu článků, vědci zkoumají také perovskity nebo organické solární články.

Výzkumníci na Aalto University ve Finsku se soustředili na tradiční křemík v jeho černé variantě (black silicon), která byla objevena v 80. letech a je o ní známo, že má pro solární energetiku pár zajímavých vlastností.

Díky své speciální povrchové úpravě má černý křemík nižší odrazivost, lépe absorbuje světlo většího rozsahu vlnových délek a při správném použití může dosahovat extrémně vysoké účinnosti. Jeho externí kvantová účinnost (EQE) totiž může přesahovat 100 % a jde podle Aalto University ve Finsku o první solární panel, který něco takového dosáhl.

Co je to kvantová účinnost?

Externí kvantová účinnost neznamená,  že by snad takové panely generovaly více elektrické energie než přijmou formou slunečního záření. Tato účinnost vypovídá o tom, jaký je poměr mezi přijatými fotony a uvolněnými elektrony.

Foton totiž může mít více energie, než je nutné pro uvolnění jednoho elektronu, a v případě černého křemíku se tato energie občas může projevit v uvolnění většího počtu elektronů jediným fotonem. Finským vědcům se podařilo dosáhnout účinnost ve výši 132 %, což znamená, že každý foton v průměru uvolní 1,32 elektronu. Také si to můžeme představit tak, že 32 % fotonů uvolní dva elektrony a zbytek po jednom.

Taková hodnota platí pro 200nm vlnovou délku a kolem 260-270 nm klesá pod 100 %. Nicméně až do cca 1000nm vlnové délky se pohybuje obvykle někde okolo 95-100 % a ještě při 1100 nm je přes 80 %. Bohužel tisková zpráva z finské univerzity skutečnou energetickou účinnost takových panelů.

Za účelem dalšího vývoje a komercializace nové technologie Aalto University ve Finsku vytvořila startup pod názvem EIFys, který už tyto panely komerčně prodává a jsou dostupné. Nejde však o panely např. na střechu, ale malé detektory světla pro spektroskopii, rentgeny a podobně (největší dostupný panel má plochu 100 mm2).