Dabartinės saulės baterijos gauti energijai panaudoja tik regimą šviesą ir nereaguoja į infraraudonuosius spindulius, kurie sudaro iki pusės Saulės energijos, pasiekiančios Žemę. Tačiau nauja Ispanijos mokslininkų sukurta medžiaga gali sugerti ir infraraudonojo spektro spindulius, todėl ji turėtų padidinti saulės baterijų išgaunamą energiją, teigia mokslininkai.
Dabartinės saulės baterijos gauti energijai panaudoja tik regimą šviesą ir nereaguoja į infraraudonuosius spindulius, kurie sudaro iki pusės Saulės energijos, pasiekiančios Žemę. Tačiau nauja Ispanijos mokslininkų sukurta medžiaga gali sugerti ir infraraudonojo spektro spindulius, todėl ji turėtų padidinti saulės baterijų išgaunamą energiją, teigia mokslininkai, rašo newscientist.com.
Įprastinės saulės baterijos yra gaminamos tokių puslaidininkių, kaip silicis, pagrindu. Bet šių medžiagų nesugebėjimas sugerti infraraudonuosius spindulius teorinį Saulės energijos naudojimą riboja iki vos daugiau nei 40 procentų. Praktiškai tokios baterijos sugeria vos 30 proc. jas pasiekiančios Saulės energijos.
Tuo tarpu naujoji medžiaga gali panaudoti ir regimus, ir infraraudonuosius spindulius, todėl jų maksimalus teorinis efektyvumas padidėja iki 63 proc., tvirtina medžiagos kūrėjai. Pasak jų, tai turėtų žymiai padidinti ir praktinį tokios medžiagos pagrindu kuriamų baterijų naudingumą.
Puslaidininkių pagrindo saulės baterijos elektros energiją sukuria tuomet, kai tam tikros energijos fotonai būna absorbuojami elektronų, kurie pereina aukštesnį energetinį lygmenį ir gali laisvai keisti savo vietą.
Dabartinės saulės baterijos negali išgauti energijos iš tokių fotonų, kurių energija yra gerokai didesnė arba gerokai mažesnė nei tam tikro tinkamo dydžio. Baterijos yra suderintos taip, kad reaguotų į regimą šviesą, nes regimosios šviesos fotonų energetinis spektras yra labai nedidelis ir didelis jų kiekis pasiekia Žemės paviršių. Tačiau 1997 metais kiti Ispanijos mokslininkai atrado būdą išplėsti energijai gauti panaudojamų fotonų spektrą.
Idėjos pagrindas – sukurti tam tikrą energijos „laiptelį“. Elektronai į aukštesnį energetinį lygmenį galėtų peršokti ne tik vienu kartu absorbavę tam tikrą reikalingos energijos fotoną, bet ir mažesnės energijos fotoną, o tuomet tarpiniame energijos lygmenyje lauktų kito fotono, kuris padėtų pabaigti pilną elektrono sužadinimą.
Dabar mokslininkai, vadovaujami Perlos Wahnón iš Politechnikos universiteto Saulės energijos instituto ir José Conesos iš Ispanijos Aukštųjų mokslinių tyrimų tarybos Katalizės instituto (abu iš Madrido, Ispanijos) pasinaudodami šia idėja kūrė naują saulės baterijų pagrindo medžiagą.
Mokslininkai į įprastą puslaidininkio medžiagą pridėjo titano ir vanadžio atomų, taip keičiant įprastines elektronines puslaidininkio savybes ir sukuriant tarpinį energijos lygmenį. Ispanai paskaičiavo, kad teoriškai tokia medžiaga turėtų panaudoti 63 proc. ją pasiekiančių Saulės spindulių.
Realus naujo tipo baterijų efektyvumas 63 proc. nepasiektų, aiškina J. Conesa. „Bet teorinė riba yra aukščiau, todėl galima manyti, kad ir realūs efektyvumo rodmenys, kuriuos galima būtų pasiekti, būtų aukštesni“. Ankstyvos bandomosios šios medžiagos versijos atitiko prognozuotas savybes ir, nors iš tokios medžiagos baterijų dar nėra pagaminta, tikimasi tai padaryti artimiausioje ateityje.
Pirmosios saulės baterijos su tarpiniu energijos lygmeniu buvo sukurtos Wladeko Walukiewicziaus vadovaujamos mokslininkų grupės Lawrence Berkeley Nacionalinėje laboratorijoje (JAV) ir jų teorinė efektyvumo riba buvo 57 proc. panaudojamų Saulės spindulių.
J. Conesa teigia, kad naujoji medžiaga yra efektyvesnė dėl to, jog joje kai kurie elektronai jau natūraliai būna tarpiniame energijos lygmenyje, kai tuo tarpu amerikiečių kurtoje medžiagoje tarpiniame energijos lygmenyje elektronų nėra. Kai jau iš pat pradžių dalis elektronų yra tarpiniame lygmenyje, sukurti elektros srovę yra lengviau.
W. Walukiewiczius sakė, kad nors ispanų pateikti teoriniai rezultatai yra įdomūs, bet „teorinės prognozės tėra tik ilgo proceso iki praktinio jų realizavimo saulės baterijose pradžia“. Jis mano, jog gali būti ne taip lengva į puslaidininkį įterpti tokį titano ir vanadžio kiekį, kad susidarytų tarpinis energijos lygmuo.
