Πιο Αποδοτικά, Φθηνά Φωτοβολταϊκά

Από τη μια μεριά, η ενέργεια που μεταφέρει η ηλιακή ακτινοβολία στον πλανήτη μας είναι τόσο μεγάλη ώστε, αν εκμεταλλευόμασταν μόλις το 0,02% από αυτήν, θα μπορούσαμε να αντικαταστήσουμε όλες τις μονάδες παραγωγής ρεύματος που λειτουργούν με ορυκτά και πυρηνική ενέργεια στον πλανήτη. Από την άλλη, το πραγματικό ποσοστό αξιοποίησης της ενέργειας που μας προσφέρει απλόχερα ο ήλιος είναι προς το παρόν δραματικά μικρότερο. Ο λόγος έχει να κάνει με τα μειονεκτήματα της υπάρχουσας τεχνολογίας, βάσει της οποίας κατασκευάζονται τα φωτοβολταϊκά στοιχεία που χρησιμοποιούμε σήμερα – μειονεκτήματα τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα τα στοιχεία αυτά να μπορούν, στην καλύτερη περίπτωση, να μετατρέψουν σε ρεύμα το 17% της ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω τους.

Ακόμη χειρότερα, τα ηλιακά πάνελ παραμένουν συγκριτικά ακριβά, ενώ έχουν αρκετά μεγάλο βάρος, με συνέπεια να μπορούν να εγκατασταθούν μόνο σε επίπεδες επιφάνειες, όπως σε μεγάλες χερσαίες εκτάσεις ή σε ταράτσες κτιρίων. Κι όμως, μια νέα επαναστατική μέθοδος κατασκευής των πάνελ έρχεται να βελτιώσει σε σημαντικό βαθμό τις ατέλειες της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Λέγεται «τεχνολογία μελάνης πυριτίου» και δίνει τη δυνατότητα κατασκευής των ηλιακών στοιχείων με ένα εντελώς καινοτόμο τρόπο: η φωτοευαίσθητη επικάλυψή τους δεν κατασκευάζεται από στερεό πολυκρυσταλλικό πυρίτιο το οποίο κολλιέται πάνω στα πάνελ –όπως συνέβαινε μέχρι σήμερα– αλλά από ρευστοποιημένο πυρίτιο, το οποίο προστίθεται πάνω στα ηλιακά στοιχεία, όπως περίπου τυπώνουμε ένα κείμενο με έναν εκτυπωτή λέιζερ πάνω σε μία κόλλα χαρτί.

Τα πλεονεκτήματα

Ενας από τους πρωτεργάτες στην ανάπτυξη της μελάνης πυριτίου είναι ο φυσικός Ομηρος Αντωνιάδης, υπεύθυνος του επιστημονικού τμήματος και ένα από τα βασικά στελέχη της αμερικανικής εταιρείας Innovalight η οποία τελειοποίησε την εν λόγω τεχνολογία. Τεχνολογία η οποία έχει ήδη δείξει τις δυνατότητες που ανοίγει: όπως ανακοίνωσε πριν από λίγες ημέρες η Innovalight, χρησιμοποιώντας τη μελάνη πυριτίου μπόρεσε να κατασκευάσει ηλιακά στοιχεία με απόδοση 19%, ένα ποσοστό-ρεκόρ για φωτοβολταϊκά. Κι αυτό γιατί «τη στιγμή που η διαδικασία εκτύπωσης των φωτοβολταϊκών είναι πιο εύκολη από τη συμβατική μέθοδο κατασκευής τους», λέει στην «Κ» ο κ. Αντωνιάδης, «το γεγονός ότι το πυρίτιο βρίσκεται σε υγρή μορφή μάς επιτρέπει να του προσδώσουμε μια πιο περίπλοκη, και κατά συνέπεια πιο αποδοτική, δομή».

Επίσης, εκτός από πιο εύκολη, η εκτύπωση είναι και φθηνότερη – η εφαρμογή της αναμένεται να μειώσει το κόστος κατασκευής τουλάχιστον κατά 33% σε σχέση με τα σημερινά δεδομένα.

Πότε αναμένεται να κυκλοφορήσουν στην αγορά αυτά τα πιο αποτελεσματικά και πιο φθηνά φωτοβολταϊκά; Ακόμη και μέσα στο 2010, αφού ένα ακόμη πλεονέκτημα της τεχνικής της Innovalight είναι πως μπορεί να χρησιμοποιηθεί και από βιομηχανίες οι οποίες κατασκευάζουν ήδη φωτοβολταϊκά πάνελ με τη συμβατική μέθοδο παραγωγής.

Σύμφωνα με τον Ελληνα επιστήμονα, το μόνο που χρειάζεται είναι μία μικρή τροποποίηση στη γραμμή συναρμολόγησης ώστε να προστεθεί μία εκτυπωτική μηχανή – χωρίς, μάλιστα, να επηρεαστεί ο ρυθμός παραγωγής της μονάδας.

Η ανάπτυξη της «μελάνης πυριτίου» ξεκίνησε πριν από περίπου πέντε χρόνια, όταν ο κ. Αντωνιάδης με τον ιδρυτή της Innovalight και μερικούς ακόμη συνεργάτες –η εταιρεία τότε αριθμούσε μόλις πέντε υπαλλήλους– αποφάσισαν να βρουν μία τεχνική για να παρασκευάσουν ρευστά μείγματα τα οποία θα έχουν ως κύριο συστατικό το εν λόγω χημικό στοιχείο. Η λύση δόθηκε από τη νανοτεχνολογία, την επεξεργασία, δηλαδή, πυριτικών ενώσεων σε κλίμακα νανομέτρων (το ένα νανόμετρο αντιστοιχεί στο 1/1000 του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας), ώστε να δημιουργήσουν μικροσωματίδια που θα είναι ευδιάλυτα στο νερό. Οσο για τα τεχνικά εμπόδια που συνάντησαν προσπαθώντας να κάνουν πράξη την ιδέα τους, «αρκεί να σας πω ότι γνωρίζουμε όλους τους τρόπους που δεν έχουν δουλέψει», σημειώνει χαρακτηριστικά ο κ. Αντωνιάδης.

Eύκαμπτα στοιχεία

Σήμερα, πάντως, το ρευστοποιημένο πυρίτιο πληροί όλες τις προδιαγραφές που είναι απαραίτητες για να χρησιμοποιηθεί στη μαζική παραγωγή φωτοβολταϊκών. Μάλιστα, υπόσχεται στο άμεσο μέλλον πιο αποτελεσματική αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας –ο Ελληνας φυσικός υποστηρίζει πως σύντομα η απόδοση της «πυριτικής μελάνης» θα αυξηθεί στο 20% και πλέον– αλλά και ακόμη πιο εύχρηστη.

Οι νέες βιομηχανικές μονάδες που θα κατασκευαστούν εξαρχής ώστε να υποστηρίζουν την εν λόγω τεχνολογία θα μπορούν να παράγουν ηλιακά στοιχεία τα οποία θα τυπώνονται πάνω σε ελαφρύτερες μεμβράνες μικρότερου πάχους, οι οποίες θα είναι εύκαμπτες. «Αυτό σημαίνει πως θα έχουμε πλέον τη δυνατότητα να ενσωματώσουμε ηλιακά πάνελ σε όλο το κέλυφος ενός κτιρίου, ακόμη και σε καμπύλες επιφάνειες ή σε κατακόρυφους τοίχους, αυξάνοντας την παραγωγή», προσθέτει ο κ. Αντωνιάδης.

«Υλοποιήσαμε μία ιδέα κυριολεκτικά από το μηδέν»

Ο κ. Ομηρος Αντωνιάδης ξεκίνησε τις πρώτες έρευνες πάνω στις ηλιακές τεχνολογίες από το 1984, όταν αποφοιτώντας από το Φυσικό Τμήμα του Πανεπιστημίου των Ιωαννίνων, μετέβη για τη διδακτορικό του στο πανεπιστήμιο του Suracious στη Νέα Υόρκη.

«Ωστόσο, στις αρχές της δεκαετίας του ’90 δεν υπήρχε πλέον κανένα ενδιαφέρον για νέες γενιές φωτοβολταϊκών πάνελ», σημειώνει, «επειδή η τιμή του πετρελαίου και των ορυκτών καυσίμων ήταν τόσο χαμηλές, που πολλοί θεωρούσαν πως η ηλιακή ενέργεια δεν θα μπορούσε ποτέ να γίνει οικονομικά ανταγωνιστική». Ετσι, βρέθηκε να εργάζεται στα εργαστήρια πολυεθνικών επιχειρήσεων, σε εφαρμογές όπως εκτυπωτές λέιζερ και οθόνες οργανικών LED. «Παρ’ όλα αυτά, πάντοτε έψαχνα την ευκαιρία να επιστρέψω εκεί απ’ όπου είχα αρχίσει, σε τεχνολογίες, δηλαδή, οι οποίες θα παράγουν και όχι θα καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια».

Η ευκαιρία τού δόθηκε το 2005, όταν συστάθηκε η Innovalight, με σκοπό την ανάπτυξη μιας πρωτοποριακής φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. «Μπορεί το ρίσκο να ήταν μεγάλο, όμως θα υλοποιούσαμε μία ιδέα κυριολεκτικά από το μηδέν, χωρίς κανέναν από τους περιορισμούς στους οποίους υπόκειται κανείς όταν εργάζεται σε μία μεγάλη εταιρεία». Σήμερα, το γεγονός ότι η συγκεκριμένη ιδέα αποδείχθηκε τελικά εφικτή τον κάνει να νιώθει διπλά ικανοποιημένος: «Είναι πολύ σημαντικό να αισθάνεσαι πως αυτό που πέτυχες θα έχει άμεσο όφελος τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον».

(από την εφημερίδα "ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ", 05/06/2010)