Uus päikesepaneel kogub energiat enneolematu efektiivsusega

Uus kahekihiline päikesepaneel korjab kokku üle kolmandiku päikeseenergiast, millega senised tehnoloogiad (eraldi) pole hakkama saanud. Foto: Niels van Loon / Solliance

Päikesest saab küll odavat elektrit, kui päike ikka parajasti paistab, kuid seni on jäänud päikesepaneelid 15–20-protsendilise efektiivsuse juurde. Ülejäänud energia läheb erinevatel põhjustel raisku. Eindhoveni tehnikaülikooli, Madalmaade rakendusteaduslike uuringute organisatsiooni TNO ja Delfti tehnikaülikooli teadlased aga said kätte üle 30 protsenti päikeseenergiast, mis on tohutu samm edasi, kasutades üht lihtsat nippi.

Madalmaade teadlased kasutasid oma katsetes mõnedest paneelidest pea poole efektiivsemates päikeseelektri elementides perovskiidi ja räni kombinatsiooni ehk kahte erinevat paneelivalmistamise tehnoloogiat. Selgus, et neid kokku pannes on võimalik tootlust kõvasti tõsta.

Tandemis töötavad seadmed võivad päikese valgusspektri parema ärakasutamisega saavutada palju suurema efektiivsuse kui vaid ühe tehnoloogiaga elemendid. Seade ühendab praegu levinud ränitehnoloogia perovskiit-tehnoloogiaga, viimasel on tõhusam ultraviolett- ja nähtava valguse muundamine ning väga hea läbipaistvus infrapunakiirguse läbilaskmiseks. Alumises kihis on aga kasutusel ränielement, mis kogub kokku läbi tulnud infrapuna- ja lähi-infrapuna lainepikkuste energia. Ülemised ja alumised kihid seega täiendavad üksteisest.

Poolläbipaistvate perovskiidist elementide efektiivsus on kuni 19,7 protsenti ning selle ülemise kihi elemendid on 3 x 3 millimeetri suurused.

«Seda tüüpi päikesepatareidel on väga läbipaistev pind, mis lubab üle 93 protsendil lähi-infrapunavalgusest jõuda alumisse kihti,» ütles TNO teadlane dr Mehrdad Najafi. Efektiivsus saavutati poolläbipaistvate perovskiit-päikesepaneelide optimeerimisega, kasutades täiustatud optilisi ja elektrilisi lahendusi. «Ränikiht on 20 x 20 millimeetri suurustest elementidest, millel on optimeeritud pind läbipaistvate juhtivate elektroodidega ning vasest kontaktidega,» lisas Delfti tehnikaülikooli doktorant Yifeng Zhao. Perovskiidikihi all asuv ränielement annab juurde veel 10,4 protsenti.

Kokku mõõdeti kahekihilise päikesepaneeli efektiivsuseks seega 30,1 protsenti. See tulemus on seni maailma parim ja lubab väiksema pinnaga oluliselt rohkem elektrit toota.