Süsiniknanotorudel baseeruvate päikesepatareide efektiivsus kasvas kaks korda

Juba mõnda aega on üritatud luua tervenisti süsinikul baseeruvaid päikesepaneele. Arvatakse, et tegemist paljulubava alternatiivlahendusega tänapäeva kallitele fotogalvaanilistele seadmetele. Nüüd on Mark Hersami juhitud töörühm loonud uut tüüpi süsiniknanotorudel põhineva päikesepatarei, mis on oma eelkäiatest kaks korda efektiivsem.

Arvatavasti on kõik teadushuvilised süsiniknanotorudest kuulnud – need on ühe aatomi paksusest süsiniku lehest (ehk grafeenist) “keeratud” torud (vt alumine pilt). Aga võib-olla ei ole teadushuviline kuulnud, et selliseid torusid saab “keerata” mitmel eri viisil.

Kõrvaloleval pildil on kujutatud grafeeni leht. Grafeeni peale on märgitud ristkülikud, mille erinev orientatsioon näitab ühe või teise kiraalsusega (ingl chirality) süsiniknanotorude valmistamiseks vajaminevaid grafeeni tükke. Pildi servades on vastava kiraalsusega süsiniknanotorude külgvaated.
Kõnealuses teadustöös uuriti esmakordselt erineva kiraalsusega süsiniknanotorude “segust” valmistatud päikesepatarei omadusi. Selgus, et sellised päikesepatareid neelavad valgust palju laiemas spektri vahemikus, kui ühesuguse kiraalsusega süsiniknanotorudest valmistatud päikesepatareid. Tulemus on arusaadav, kui võtame arvesse, et süsiniknanotorude neeldumisspekter on üsna kitsas, samas sõltub neeldumisspektri maksimumi asukoht justnimelt süsiniknanotorude kiraalsusest.

Loomulikult ei ole nii, et nüüdsest on põhirõhk süsinikul baseeruvatel päikesepatareide arendamisel ja toomisel. Isegi kaks korda suurenenud efektiivsuse juures on süsiniknanotorudel põhinevate päikesepatareide efektiivsus ca 3%, samas, kui ränil põhinevate päikesepatareide efektiivsus on kuni 20%. Uurijad on siiski optimistlikud ja arvavad, et selliste päikesepatareid efektiivsuse saab kasvatada veel mitu korda.

Selle valdkonna peavooluarengutest saab aimu, kui järelkuulata Erki Kärberi (TTÜ) 2015.a. füüsikapäevadel peetud ettekannet teemal “Valguse efektiivsemast kasutamisest päikesepatareis” (selle videosalvestus on allpool postitusse sisestatud).

Allikad:

http://phys.org/news/2014-09-breakthrough-carbon-nanotube-solar-cells.html

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl5027452

Täname Sergei Vlassovit ja Rünno Lõhmust