Ηλεκτρικά αυτοκίνητα: Γερμανική έρευνα οδηγεί σε νέο παγκόσμιο ρεκόρ στην παραγωγή ενέργειας από τον ήλιο

Το γερμανικό ερευνητικό ινστιτούτο HZB ανέπτυξε ένα νέο φωτοβολταϊκό στοιχείο που αξιοποιεί έως και 33% της ηλιακής ακτινοβολίας.

Λύση σε μια σειρά από φλέγοντα ζητήματα, όπως είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μηδενικού άνθρακα, και η εξασφάλιση των απαραίτητων αποθεμάτων ενέργειας για τη φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων όταν αυτά αυξηθούν αριθμητικά, υπόσχεται να προσφέρει μια τεχνολογία που εξέλιξε πρόσφατα το γερμανικό επιστημονικό ερευνητικό κέντρο Helmholtz-Zentrum Berlin.

Με έδρα το Βερολίνο, η HZB, η οποία εξειδικεύεται στις έρευνες σε τομείς όπως η ηλιακή ενέργεια, η ηλεκτροπαραγωγή σύντηξης και οι εφαρμογές μπαταριών, τάραξε τα λιμνάζοντα νερά της επιστήμης εξελίσσοντας ένα διπλό ηλιακό στοιχείο (tandem solar cell) που μπορεί και μετατρέπει το 32,5% της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Με έδρα το Βερολίνο, η HZB, η οποία εξειδικεύεται στις έρευνες σε τομείς όπως η ηλιακή ενέργεια, η ηλεκτροπαραγωγή σύντηξης και οι εφαρμογές μπαταριών, τάραξε τα λιμνάζοντα νερά της επιστήμης εξελίσσοντας ένα διπλό ηλιακό στοιχείο (tandem solar cell) που μπορεί και μετατρέπει το 32,5% της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια.

Το διπλό (ή tandem: διαδοχικής προσέγγισης) ηλιακό κύτταρο ουσιαστικά αποτελεί ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο που απαρτίζεται από δύο στρώματα διαφορετικών φωτοβολταϊκών υλικών (ένα πάνω και ένα κάτω) που συνδυάζονται για την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενεργεία.

Η Helmholtz-Zentrum Berlin πέτυχε αποδοτικότητα μετατροπής ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα της τάξεως του 32,5% χρησιμοποιώντας ένα ηλιακό κύτταρο που η βάση του αποτελείται από σιλικόνη και το πάνω στρώμα του από περοβσκίτη (ορυκτό οξείδιο του ασβεστίου και του τιτανίου).

Το επίτευγμα της HZB έχει ενθουσιάσει την ερευνητική κοινότητα. Το επιστημονικό κέντρο – με απλά λόγια – κατάφερε να εξελίξει ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο (κύτταρο) το οποίο μπορεί να παράγει από μία συγκεκριμένη ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια απ’ ό,τι έχει καταφέρει να παράγει οποιοδήποτε άλλο solar cell στο παρελθόν.

Πρόκειται για ένα επίτευγμα το οποίο αναμένεται να έχει ιδιαίτερα σημαντικά οφέλη (σ.σ. και για τη φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων) εφόσον εισέλθουν τα νέα ηλιακά στοιχεία στην παραγωγή.

Για να μπορέσουν να εξελίξουν το συγκεκριμένο στοιχείο, οι ερευνητές έπρεπε να συνδύασουν την προηγμένη σύνθεση περοβσκίτη με μια τροποποίηση διεπαφής που βοήθησε στη μείωση των απωλειών ανασυνδυασμού του φορέα φορτίου.

Τα αποτελέσματα αυτής της τροποποίησης μελετήθηκαν ενδελεχώς και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για τον σχεδιασμό διαδοχικών (tandem) ηλιακών στοιχείων που είχαν επίσης οπτικές βελτιώσεις.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα τελευταία χρόνια, διάφορα ερευνητικά ινστιτούτα και εταιρείες έχουν καταγράψει σημαντική πρόοδο στην απόδοση των tandem ηλιακών στοιχείων.

Κανένα ερευνητικό πρόγραμμα, ωστόσο, δεν είχε καταφέρει να επιτύχει αποδοτικότητα μετατροπής ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα της τάξεως του 32,5%.