Edullisempia tehokkaita aurinkokennoja

Korkean hyötysuhteen aurinkokennojen hinnat ovat varsin korkeat verrattuna esimerkiksi piikennoihin.

MIT:n ja Arabi Emiraattien Masdar Institute of Science and Technologyn yhteinen tutkijaryhmä on löytänyt yhden tavan kiertää tämä kompromissi tehokkuuden ja kustannusten välillä.

Ryhmä on kehittänyt uudenlaisen aurinkokennon, jossa yhdistyy kaksi eri kerrosta auringonvaloa absorboivaa materiaalia keräämään laajemman spektrin auringon energiaa.

Tutkijat kutsuvat laitettaan "askelkennoksi", koska nämä kaksi kerrosta on järjestetty portaittain, jossa alempi kerros ulkonee yläkerroksen alta, tarkoituksena altistaa molemmat kerrokset saapuvalle auringonvalolle.

Ryhmän konsepti voi saavuttaa teoriassa yli 40 prosenttisen tehokkuuden ja arvioitu käytännön muuntohyötysuhde on 35 prosenttia.

Pelkästä piistä valmistettu aurinkokenno muuntaa keskimäärin 15 - 20 prosenttia auringon energiaa sähköksi, koska se hyödyntää vain osan eli lähinnä punaisen alueen auringon spektristä. Kerrostetut aurinkokennot voivat saavuttaa teoriassa jopa 50 prosenttisen muunnoshyötysuhteen.

Kerrokselliset tai "multijunction" aurinkokennot ovat tyypillisesti kalliita valmistaa, mutta MIT- Masdar Instituten tutkijat tulivatkin luoneeksi samalla uuden edullisen valmistusprosessin. Siinä prosessin keskeinen osa valmistetaan alustalle, joka voidaan käyttää uudelleen.

Askelkenno rakentuu sijoitamalla galliumarsenidifosfidiin perustuva aurinkokenno edulliselle piiaurinkokennon päälle. Kerrostuksen välivaiheena ylempi galliumarsenidifosfidi (GaAsP) kerros kasvatetaan ensin piigermaniumille, koska kasvatus suoraan piille rikkoisi piin hilarakennetta.

GaAsP voi absorboida korkean energian fotoneja (sininen, vihreä ja keltainen valo) mutta piigermanium GaAsP-kerroksen alla ei muunna jäljelle jääneitä vähäenergisiä valonsäteitä virraksi.

Joten tutkijat poistivat SiGe-alustan ja irrottivat siinä olleet GaAsP kennolaatat sekä sijoittivat ne sitten suoraan piikennon päälle. Poistettu SiGe-alusta voidaan käyttää uudelleen useita kertoja, mikä vähentää merkittävästi tuotantokustannuksia.

Tutkijat uskovat askelkennonsa täyttävän hyvin markkinoilla olevan aukon erittäin korkean ja alhaisemman hyötysuhteen aurinkokennojen välillä.

Aiheesta aiemmin:

Ohutkalvoisia aurinkokennoja rakentajille