Το νέο υλικό που απορροφά το φως είναι, για πρώτη φορά, αρκετά λεπτό και εύκαμπτο ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί στην επιφάνεια σχεδόν κάθε κτιρίου ή κοινού αντικειμένου. Χρησιμοποιώντας μια πρωτοποριακή τεχνική που αναπτύχθηκε στην Οξφόρδη, η οποία στοιβάζει πολλαπλά στρώματα απορρόφησης του φωτός σε ένα ηλιακό κύτταρο, αξιοποίησαν ένα ευρύτερο φάσμα από το φως, επιτρέποντας την παραγωγή περισσότερης ενέργειας από την ίδια ποσότητα ηλιακού φωτός.
Αυτό το εξαιρετικά λεπτό υλικό, που χρησιμοποιεί αυτή τη λεγόμενη ‘προσέγγιση πολλαπλών διακλαδώσεων’, έχει πλέον πιστοποιηθεί από έναν ανεξάρτητο φορέα ότι παρέχει ενεργειακή απόδοση άνω του 27%, για πρώτη φορά ισοδυναμώντας με τις επιδόσεις των παραδοσιακών, μονοστρωματικών υλικών παραγωγής ενέργειας, τα οποία είναι γνωστά ως φωτοβολταϊκά πυριτίου. Το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (AIST) της Ιαπωνίας, έδωσε την πιστοποίησή του πριν από τη δημοσίευση της επιστημονικής μελέτης των ερευνητών αργότερα φέτος.
«Κατά τη διάρκεια μόλις πέντε ετών πειραματιζόμενοι με την προσέγγισή μας για τη στοίβαξη ή την προσέγγιση πολλαπλών διακλαδώσεων αυξήσαμε την απόδοση μετατροπής ισχύος από περίπου 6% σε πάνω από 27%, κοντά στα όρια των φωτοβολταϊκών που μπορούν να επιτύχουν σήμερα τα φωτοβολταϊκά ενός στρώματος», δήλωσε ο Dr Shuaifeng Hu, ένας μετα-διδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. «Πιστεύουμε ότι, με την πάροδο του χρόνου, η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να επιτρέψει στις φωτοβολταϊκές διατάξεις να επιτύχουν πολύ μεγαλύτερες αποδόσεις, που θα ξεπερνούν το 45%».
Αυτό συγκρίνεται με την ενεργειακή απόδοση των ηλιακών συλλεκτών σήμερα, η οποία είναι περίπου 22%— δηλαδή μετατρέπουν περίπου το 22% της ενέργειας του ηλιακού φωτός— αλλά η ευελιξία του νέου εξαιρετικά λεπτού και εύκαμπτου υλικού είναι επίσης καθοριστική. Με πάχος λίγο πάνω από ένα μικρόν, είναι σχεδόν 150 φορές λεπτότερο από ένα πλακίδιο πυριτίου. Σε αντίθεση με τα υπάρχοντα φωτοβολταϊκά, που γενικά εφαρμόζονται σε πάνελ πυριτίου, αυτό μπορεί να εφαρμοστεί σχεδόν σε οποιαδήποτε επιφάνεια.
«Με τη χρήση νέων υλικών που μπορούν να εφαρμοστούν ως επίστρωση, δείξαμε ότι μπορούμε να φτάσουμε και να ξεπεράσουμε την παραγωγή του πυριτίου, ενώ παράλληλα κερδίζουμε σε ευελιξία. Αυτό είναι σημαντικό, διότι υπόσχεται περισσότερη ηλιακή ενέργεια χωρίς την ανάγκη για τόσα πολλά πάνελ με βάση το πυρίτιο ή ειδικά κατασκευασμένα ηλιακά πάρκα», δήλωσε η Marie Skłodowska, μετα-διδακτορική ερευνήτρια στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η προσέγγισή τους θα συνεχίσει να μειώνει το κόστος της ηλιακής ενέργειας και θα την καταστήσει επίσης την πιο βιώσιμη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας. Από το 2010, το παγκόσμιο μέσο κόστος της ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας έχει μειωθεί κατά σχεδόν 90%, καθιστώντας την σχεδόν κατά ένα τρίτο φθηνότερη από εκείνη που παράγεται από ορυκτά καύσιμα. Οι καινοτομίες υπόσχονται πρόσθετη εξοικονόμηση κόστους, καθώς νέα υλικά, όπως ο περοβσκίτης λεπτών υμενίων, μειώνουν την ανάγκη για πάνελ πυριτίου και ειδικά κατασκευασμένα ηλιακά πάρκα.
«Μπορούμε να οραματιστούμε την εφαρμογή των υπεροβσκιτικών επιστρώσεων σε ευρύτερους τύπους επιφανειών για την παραγωγή φθηνής ηλιακής ενέργειας, όπως οι οροφές των αυτοκινήτων και των κτιρίων, ακόμη και οι πλάτες των κινητών τηλεφώνων. Εάν περισσότερη ηλιακή ενέργεια μπορεί να παραχθεί με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να προβλέψουμε ότι μακροπρόθεσμα θα μειωθεί η ανάγκη για τη χρήση πάνελ πυριτίου ή για την κατασκευή όλο και περισσότερων ηλιακών πάρκων», πρόσθεσε ο Δρ Wang.
Οι ερευνητές είναι μεταξύ 40 επιστημόνων που εργάζονται πάνω στα φωτοβολταϊκά με επικεφαλής τον καθηγητή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας Henry Snaith στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. Το πρωτοποριακό τους έργο στα φωτοβολταϊκά και ιδιαίτερα στη χρήση περοβσκίτη λεπτού υμενίου ξεκίνησε πριν από περίπου μια δεκαετία και επωφελείται από ένα ειδικά διαμορφωμένο, ρομποτικό εργαστήριο. Η έρευνά τους έχει ισχυρές εμπορικές δυνατότητες και έχει ήδη αρχίσει να τροφοδοτεί εφαρμογές στις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, στις κατασκευές και στην αυτοκινητοβιομηχανία.
Η Oxford PV, μια βρετανική εταιρεία που προέκυψε το 2010 από την Oxford University Physics από τον συνιδρυτή και επιστημονικό υπεύθυνο καθηγητή Henry Snaith με σκοπό την εμπορική αξιοποίηση των φωτοβολταϊκών περοβσκίτη, ξεκίνησε πρόσφατα την κατασκευή φωτοβολταϊκών περοβσκίτη σε μεγάλη κλίμακα στο εργοστάσιό της στο Brandenburg-an-der-Havel, κοντά στο Βερολίνο. Πρόκειται για την πρώτη παγκοσμίως γραμμή μαζικής παραγωγής ηλιακών κυψελών tandem «περοβσκίτης επί πυριτίου».
«Αρχικά εξετάσαμε τοποθεσίες στο Ηνωμένο Βασίλειο για να ξεκινήσουμε την παραγωγή, αλλά η κυβέρνηση δεν έχει ακόμη καταφέρει να ανταποκριθεί στα φορολογικά και εμπορικά κίνητρα που προσφέρονται σε άλλα μέρη της Ευρώπης και στις Ηνωμένες Πολιτείες», δήλωσε ο καθηγητής Snaith. «Μέχρι στιγμής, το Ηνωμένο Βασίλειο έχει σκεφτεί την ηλιακή ενέργεια μόνο από την άποψη της κατασκευής νέων ηλιακών πάρκων, αλλά η πραγματική ανάπτυξη θα προέλθει από την εμπορική αξιοποίηση των καινοτομιών - ελπίζουμε πολύ ότι η νεοσύστατη British Energy θα στρέψει την προσοχή της σε αυτό».
«Οι τελευταίες καινοτομίες στα ηλιακά υλικά και τις τεχνικές που επιδεικνύονται στα εργαστήριά μας θα μπορούσαν να αποτελέσουν την πλατφόρμα για μια νέα βιομηχανία, κατασκευάζοντας υλικά για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας πιο βιώσιμα και φτηνά, χρησιμοποιώντας υπάρχοντα κτίρια, οχήματα και αντικείμενα», πρόσθεσε ο καθηγητής Snaith.
«Η προμήθεια αυτών των υλικών θα αποτελέσει μια ταχέως αναπτυσσόμενη νέα βιομηχανία στην παγκόσμια πράσινη οικονομία και δείξαμε ότι το Ηνωμένο Βασίλειο καινοτομεί και πρωτοπορεί επιστημονικά. Ωστόσο, χωρίς νέα κίνητρα και καλύτερη πορεία για τη μετατροπή αυτής της καινοτομίας σε παραγωγή, το Ηνωμένο Βασίλειο θα χάσει την ευκαιρία να ηγηθεί αυτής της νέας παγκόσμιας βιομηχανίας», πρόσθεσε ο καθηγητής Snaith.