Ο τομέας της ηλιακής ενέργειας αλλάζει με γρήγορους ρυθμούς μέσα από νέες ιδέες, νέες έρευνες και τα αποτελέσματα που αφθονούν σε όλες τις πλευρές.
Ένας από τους γνωστούς φορείς που ασχολούνται με τον τομέα, είναι το Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο Ζυρίχης (ETH Zurich), όπου οι ερευνητές διερευνούν τη νανοτεχνολογία και την παραγωγή υδρογόνου απευθείας από το ηλιακό φως.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να αυξήσουν σημαντικά την ενεργειακή απόδοση κατά τη μετατροπή με νέα νανοϋλικά. Ο σημερινός μέσος όρος για τις ηλιακές κυψέλες σε στέγες παγκοσμιώς είναι κάτω από 20%.
Η ερευνητική ομάδα εργάζεται πάνω σε μικροσκοπικές δομές, εμφανώς μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός, που μετετρέπουν σε ενέργεια. Πρόβλημα όμως αποτελεί η παρουσία των αποκαλούμενων “καυτών ηλεκτρονίων”.
Όταν το φως του ηλίου πέφτει στο ημιαγωγικό υλικό, το αποτέλεσμα είναι οι μεταφορείς φορτιών, τα ηλεκτρόνια. Όσο περισσότερα τόσο καλύτερα, αφού αυτό δημιουργεί περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα. Το μήκος κύματος του φωτός επηρεάζει άμεσα το ποσό ενέργειας που μπορεί να παραχθεί. Η αποδοτικότερη μετατροπή είναι από ένα μήκος κύματος 1000 νανομέτρων ή το υπέρυθρο φως. Αν το μήκος κύματος είναι μικρότερο, τα ηλεκτρόνια ανταποκρίνονται με τη μεταφορά πρόσθετης απελευθέρωσης και αυτό είναι που τα καθιστά “καυτά”.
Τα “καυτά ηλεκτρόνια” απελευθερώνουν την πρόσθετη ενέργεια σε μορφή θερμότητας μέσα σε λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, θερμαίνοντας τις ηλιακές κυψέλες και αυτό δεν είναι καλό.
Η ιδέα της ερευνητικής ομάδας είναι να διατηρήσει τα ηλεκτρόνια ζεστά, μέχρι να αφήσουν το ηλιακό κυτταρικό πλέγμα. Με σκοπό να τα αναγκάσουν να διατηρήσουν την πρόσθετη ενέργεια,οι ερευνητές χρησιμοποιούν νανοδομές αποτελούμενες από μόλυβδο σεληνιούχο, επικαλλυμένες με διοξείδιο τιτανίου. Για την επέκταση του χάσματος των ενεργειακών ζωνών τα ηλεκτρόνια πρέπει να πηδήσουν μέσα στο ημιαγωγικό υλικό. Τα ηλεκτρόνια αναγκάζονται να διατηρήσουν την ενέργεια με το μεγαλύτερο χάσμα αλλιώς δεν θα μπορούν να περάσουν το φράγμα.
Ο καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας, David Norris, δήλωσε:
Τα “καυτά ηλιακά κύτταρα” θα είναι η απόλυτη ηλιακή τεχνολογία. Το θεωρητικό ανώτατο όριο αποδοτικότητας μετατροπής είναι 66%.
