Stosowane współcześnie ogniwa słoneczne nie mogą przekroczyć określonego, teoretycznego limitu wydajności, wynikającego z prędkości światła w materiale fotoogniwa. Jednak zespół naukowców z Uniwersytetu Stanfordzkiego, prof. Shanhui Fan, dr Zongfu Yu oraz Aaswath Raman ustalił, że limit ten można obejść wykorzystując ogniwa słoneczne o grubości dużo mniejszej niż długości fali światła. Cytując prof. Fana:
Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że światło porusza się w linii prostej. Na przykład, promień światła trafia na lustro, odbija się, i widzimy kolejny promień światła. To typowy sposób myślenia o świetle w świecie makroskopowym. Jednak jeżeli zejdziemy do nanoskali, którą jesteśmy zainteresowani, to okazuje się, że charakterystyka falowa staje się naprawdę istotna.
Długość fali światła widzialnego to około 400 do 700 nanometrów , jednak nawet przy ogniwach słonecznych tej grubości były ograniczone do pochłaniania takiej ilości energii świetlnej co konwencjonalne, makroskopowe ogniwa. Jednak okazało się, że materiał w skali dużo mniejszej od długości fali pozwala na dużo dłuższe "przetrzymywanie" światła wewnątrz ogniwa, co zwiększa znacząco ilość pochłanianej energii.
Pokazana na ilustracji struktura, z warstwą rozpraszającą (na zielono), warstwą osłonową (na beżowo), warstwą aktywną (czerwono) i lustrem jako podłoże po odpowiednim dobraniu parametrów grubości materiałów pochłaniała 12 razy więcej energii niż możliwe jest dla ogniw makroskalowych.
Kolejną potencjalną zaletą nanoogniw fotowoltaicznych jest oszczędność kosztów materiałowych, chociaż istnieją oczywiście również wady - np. dużo większa podatność na uszkodzenia. Przejście z etapu testów w laboratorium do produkcji przemysłowej to również długa droga, której pokonanie okazuje się dla wielu obiecujących technologii niemożliwe.
[ Stanford News , via Next Big Future ]
Leszek Karlik
