Päikeseenergia tarbimine võib olla küll tõusuteel, kuid fotoelemendid on vaid nii efektiivsed kui nende poolt kogutava päikesevalguse hulk. Nüüd aga töötasid teadlased välja uue materjali, mis neelab suures lainepikkuste vahemikus olevaid footoneid ning mis võib viia efektiivsemate ja odavamate päikeseenergia tehnoloogiateni.
Päikesepaneel.
,,Päikesevalguse spekter pole nagu laseril – selles on väga erinevaid lainepikkusi, alustades UV-ga ja lõpetades kaugel infrapunavalguse vahemikus,” sõnas Koray Aydin, elektrilise inseneritehnika ja arvutiteaduste professor ning artikli peaautor. ,,Et seda valgust kõige efektiivsemalt kinni püüda, võiks fotoelement reageerida ulatuslikule lainepikkuste vahemikule. Antud päiksepaneelide ülesehitus võimaldas meil selle saavutada,” ütleb ta Physorg.com‘ile antud intervjuus.
Teadlased kasutasid oma uurimuses kahte tavalist materjali – metalli ja ränioksiidi – et valmistada õhukesi kuid keerulisi nanoskaalas olevaid trapetsikujulisi metallvõrestikke, mis suudavad vangistada nähtavat valgust laiemas ulatuses. Nende materjalide kasutamine on ebatavaline, sest üksi need valgust ei neela. Nanoskaalas teevad need materjalid aga koostööd ning saavutavad kõrge neeldumisnäitaja, selgitas Aydin.
Unikaalse kujuga võrestik püüdis kinni suurel hulgal footoneid laias spektriosas tänu päikesepaneeli struktuuris tekkinud optilistele resonantsidele, mistõttu footonid materjali sees enne neeldumist rohkem aega püsisid. Selle komposiitse metamaterjali abil saab pealelangenud valguslaineid salvestada ka erinevate nurkade all – kasulik omadus, kui tegu on päikesevalgusega.
Antud uurimustöö pole otseselt fotoelementidele rakendatav, sest metall ja ränioksiid ei saa valgust elektriks muundada. Footonid muundatakse hoopiski soojuseks, andes nii uue võimaluse soojusvoo kontrollimiseks nanoskaalas. Innovatiivse trapetsi kujuga päikeselemendi struktuuri saab aga rakendada fotoelementides kasutatavates pooljuhtmaterjalides.
Pooljuhtmaterjalides kasutamise korral võib see tehnoloogia viia õhemate, odavamate ja efektiivsemate päikesepaneelideni.
Teadusartikkel: “Broadband polarization-independent resonant light absorption using ultrathin plasmonic super absorbers“
Leave a Reply