Φωτοβολταϊκό κύτταρο 100% από άνθρακα

14:52 22/11/2012 - Πηγή: TNSite

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Στάνφορντ ανέπτυξαν το πρώτο φωτοβολταϊκό κύτταρο εξολοκλήρου από άνθρακα, παρέχοντας μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική επιλογή στα ακριβά υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα.

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στις 31 Οκτωβρίου 2012 στη διαδικτυακή έκδοση της επιθεώρησης ACS Nano.

«Ο άνθρακας έχει το πλεονέκτημα της υψηλής απόδοσης με χαμηλό κόστος» σημειώνει η επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας, Ζενάν Μπάο, καθηγήτρια

χημικής μηχανικής στο Στάνφορντ και υπογραμμίζει ότι «πρόκειται για την πρώτη γνωστή προσπάθεια κατασκευής φωτοβολταϊκού κυττάρου εξολοκλήρου από άνθρακα».

Σε αντίθεση με τα άκαμπτα φωτοβολταϊκά στοιχεία πυριτίου που τοποθετούνται σε στέγες, το πρωτότυπο φωτοβολταϊκό λεπτού υμενίου (thin-film) του Στάνφορντ είναι κατασκευασμένο από άνθρακα το οποίο μπορεί να επιστρωθεί σε πλήθος επιφανειών (κτήρια, παράθυρα, αυτοκίνητα κ.ά).

Η τεχνική επίστρωσης του φωτοβολταϊκού έχει το πλεονέκτημα του χαμηλού κόστους καθώς δεν απαιτούνται ακριβά εργαλεία και μηχανήματα για την εγκατάσταση.

Το πειραματικό φωτοβολταϊκό της Μπάο αποτελείται από ένα φωτοενεργό στρώμα, που απορροφά ηλιακή ακτινοβολία, και είναι τοποθετημένο ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια.

Στα συμβατικά φωτοβολταϊκά, τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από αγώγιμα μέταλλα όπως οξείδιο του ινδίου-κασσιτέρου (ITO), τα οποία συχνά είναι σπάνια (ίνδιο) αντίθετα με τον άνθρακα που συναντάται σε αφθονία στη φύση.

Η άνοδος είναι κατασκευασμένη από γραφένιο, ένα δισδιάστατο υλικό αποτελούμενο από μονοατομικά φύλλα άνθρακα. Εάν το γραφένιο τυλιχτεί σε κυλινδρικό σχήμα, μετατρέπεται σε νανοσωλήνα άνθρακα 10.000 φορές λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα.

Οι επιστήμονες παραδέχονται ότι έχουν πολύ δρόμο μπροστά τους, αφού το μεγαλύτερο μειονέκτημα της κυψέλης από άνθρακα είναι ότι απορροφά κατά κύριο λόγο σχεδόν υπέρυθρο φως, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα η αποδοτικότητά του να μην ξεπερνά το 1%, ποσοστό πολύ χαμηλότερο από τις ηλιακές κυψέλες που κυκλοφορούν σήμερα.

«Πιστεύουμε όμως ότι με καλύτερα υλικά και καλύτερες τεχνικές επεξεργασίας, η αποδοτικότητα θα αυξηθεί ριζικά», καταλήγει η ερευνήτρια.