Okrzemkowe ogniwa słoneczne

Choć metody wytwarzania ogniw słonecznych są coraz lepsze, inżynierowie wciąż nie radzą sobie z wieloma czynnikami utrudniającymi ich produkcję. Aby udoskonalić wytwarzane przez siebie panele, sięgają więc po naprawdę nietypowe sposoby. Najnowszym z nich jest wykorzystanie... okrzemek, czyli bardzo pospolitych glonów.

Charakterystyczną cechą budowy okrzemek jest sztywna ściana komórkowa zbudowana z ditlenku krzemu (krzemionki). Mogłoby się więc wydawać, że jest to zwykły zmineralizowany pancerzyk, ale nic bardziej mylnego! Ta niepozorna struktura to w rzeczywistości miniaturowe dzieło biologicznej "inżynierii", posiadające unikalne właściwości optyczne, mogące znacząco ułatwić produkcję ogniw słonecznych.

Na pomysł wykorzystania mikroorganizmów do wytwarzania ogniw wpadli naukowcy z Uniwersytetu Stanu Oregon, kierowani przez prof. Grega Rorrera. Planują oni stworzenie ogniw, w których dochodzi do "uwięzienia" fotonów światła i pochłonięcia znacznej ilości energii podczas ich odbić wewnątrz innowacyjnej struktury.

Do produkcji paneli wykorzystuje się płyty szklane, które zostają umieszczone w zbiorniku wypełnionym okrzemkami. Po pewnym czasie glony osiadają na gładkiej powierzchni i przylegają do niej. Następnym etapem jest usunięcie materii organicznej (a więc wszelkich struktur komórkowych) bez naruszania krzemionkowych skorupek.

Gdy jedyną pozostałością po okrzemkach jest ditlenek krzemu, płyty przenosi się do roztworu z zawieszonymi drobinami tytanu. Za pomocą specjalnego środka utlenia się go do ditlenku tytanu (TiO₂), który osiada na porowatej powierzchni krzemionkowych skorupek. Pełni on funkcję półprzewodnika i działa podobnie jak w standardowych ogniwach, lecz dzięki wyjątkowemu ukształtowaniu podłoża fotony światła mogą wielokrotnie odbijać się i przetwarzać większą część własnej energii na energię elektryczną wytwarzaną przez ogniwo.

Wydajność ogniwa jest wyższa od większości znanych obecnie rozwiązań. Co więcej, do jego wytwarzania nie jest wymagane stosowanie agresywnych i niebezpiecznych dla środowiska chemikaliów, koniecznych podczas produkcji standardowych ogniw słonecznych.

Jak przyznaje prof. Rorrer, przemiany fizyczne zachodzące pod tytanową powierzchnią nie zostały jeszcze dokładnie poznane. Wiele wskazuje jednak na to, że sekretem skuteczności wynalazku jest wnikanie ditlenku tytanu do wnętrza porowatej struktury krzemionki. Pozwala to na przechwytywanie nie tylko tych fotonów, które odbijają się od powierzchni szklanej płyty, lecz także tych, które przeniknęły głębiej.

Niestety, autorzy nowoczesnych ogniw nie poinformowali, kiedy mogłyby one trafić na rynek.

okrzemki ogniwo słoneczne ditlenek krzemu pancerzyk krzemionka panele