Černý křemík pro solární panely: nyní se 132% externí kvantovou účinností

Vývoj solárních panelů neustále probíhá a v posledních letech tu máme spoustu směrů, kterými se vydávají. Vedle klasických křemíkových panelů tu máme i perovskity nebo organické solární články. Vývoj probíhá ve všech zmíněných směrech a na Aalto University ve Finsku se soustředili na tradiční křemík. I když pravdu říci, úplně tak tradiční není. Zapracovali totiž na jeho tzv. 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 nižší odrazivost, lépe pohlcuje světlo většího rozsahu vlnových délek a při správném použití může dosahovat i jedné stěží představitelné věci. Jeho externí kvantová účinnost (EQE) totiž může přesahovat 100 % a jde podle univerzity o první solární panel, který něco takového dosáhl.

 

 

Nejprve by bylo dobré si říci, co to vlastně externí kvantová účinnost je. Nejde o to, že by snad takové panely generovaly více elektrické energie než přijmou formou slunečního záření. Tato účinnost hovoří o tom, jaký je poměr mezi dopadlými 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. V tomto případě bylo dosaženo 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 zpráva už nehovoří o tom, jaká je skutečná energetická účinnost takových panelů a to se můžeme jen dohadovat.

 

Pro zajímavost, panely od LANL s technologií quantum dot dosahovaly 85% EQE, ale jen 9-10% účinnost při přeměně sluneční energie na elektrickou. Sama Aalto University prezentovala panely s černým křemíkem už v roce 2015 a tehdy dosahovaly 22,1% klasické účinnosti (nikoli EQE). Tentokrát se navíc nejedná o něco, co by se jen vyvinulo v laboratoři a prezentovaly se první výsledky vědeckého bádání. Univerzita vytvořila startup 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).

 

Zdroj: aalto.fi