Život / Nauka i tehnologija

Većina solarnih ćelija koje se danas koriste su na bazi silikona, no njihova učinkovitost je ograničena.

Ta činjenica dovoljan je razlog zbog kojeg naučnici tragaju za novim materijalima kako bi poboljšali učinkovitost solarnih ćelija. Čini se da su uspjeli i pronaći jedan takav materijal, ili bolje rečeno, dobitnu kombinaciju materijala u obliku spoja feroelektričnih i paraelektričnih materijala.

Znanstvenici sa sveučilišta Martin Luther (MLU) u Halle-Wittenbergu otkrili su da mogu povećati učinkovitost feroelektričnih materijala tako da ih kombiniraju s još dva paraelektrična materijala.

- Feroelektričan znači da materijal ima prostorno odvojene pozitivne i negativne naboje. Odvajanje naboja dovodi do asimetrične strukture koja omogućava proizvodnju električne energije iz svjetlosti -  pojašnjava fizičar dr. Akash Bhatnagar.

Za razliku od silikona, feroelektrični ne trebaju pozitivno i negativno dopirane slojeve da bi stvorili fotovoltni učinak. To znači i jednostavniju proizvodnju samih solarnih panela.

Ipak, materijal koji je izazvao zanimanje naučnika, barij titanat, zapravo ne upija toliko sunčeve svjetlosti pa posljedično i ne stvara veliku količinu električne energije.

Ali, najnovije istraživanje pokazalo je da se kombinovanjem ekstremno tankih slojeva barij titanata s paraelektričnim materijalima, stroncij titanatom i kalcij titanatom, uveliko povećava količine proizvedene energije.

- Važna stvar ovdje jest da se feroelektrični materijal slaže u sendvič s paraelektričnim materijalom. Iako potonji nema odvojene naboje, on može postati fotoelektričan pod određenim uslovima, naprimjer na niskim temperaturama ili kad je njegova hemijska struktura neznatno modificirana -  objasnio je Bhatnagar.

- Umetnuli smo barij titanat između stroncij titanata i kalcij titanata. To smo postigli isparavanjem kristala pomoću snažnog lasera i njihovim ponovnim nanošenjem na podloge nosača. Na taj način smo stvorili materijal od 500 slojeva debljine 200 nanometara -kaže Yaseul Yun s MLU-a i autor studije.

Provodeći fotoelektrična mjerenja, taj novi materijal ozračen je laserskim svjetlom, a rezultat je zapanjio i same naučnike. 

Mjerenja su pokazala i da je taj efekt vrlo robustan i da ostaje gotovo konstantan i tijekom perioda od šest mjeseci.

- Ta slojevita struktura pokazuje veću proizvodnju energije na svim temperaturama za razliku od čistih feroelektričnih materijala. Kristali su isto tako znatno izdržljiviji i ne zahtjevaju posebno pakovanje -  kaže Bhatnagar.