O echipă de oameni de ştiinţă din SUA anunţă crearea panourilor fotovoltaice cu randament de 190%

O echipă de cercetători de la universitatea Lehigh din SUA anunţă crearea unui nou tip de panouri fotovoltaice, care par să spulbere orice limitări ale acestora, despre care se credea că există anterior. Aceste panouri nu doar că ar depăşi randamentul oricăror panouri actuale, ci depăşesc şi limita de 100%, ajungând până la 190% randament. Cum e posibil să există un randament mai mare de 100%? Explicăm imediat.

Eficienţa, sau randamentul panourilor solare, e calculat de obicei ca procentul luminii solare care ajunge pe suprafaţa unui panou fotovoltaic, ce poate fi transformat în electricitate, din totalul luminii. Cu alte cuvinte, pe suprafaţa panourilor ajunge o anumită cantitate de lumină, însă panouri pot converti doar o anumită parte din ea în electricitate, restul rămânând neutilizată. Cele mai performante panouri obişnuite de azi ating un randament de circa 22,8-23,0%.

Dacă ar transforma absolut toată lumina care ajunge pe suprafaţa lor în electricitate, panourile ar avea un randament teoretic de 100%. Însă în lumea panourilor fotovoltaice există aşa numita limită Shockley-Queisser, care spune că din metoda în care ajung undele de lumină pe suprafaţa panourilor, limita teoretică maximă pe care o pot atinge acestea cu un singur strat e de 33,7%, însă cei care au calculat această limită fizică în 1961 admiteau că mai multe straturi o pot depăşi. Anul trecut au fost câteva prototipuri de tehnologii care pretindeau că au depăşit limita de 33,7% şi dintr-un singur strat.

Şi totuşi, ceea ce avem acum drept descoperire pe care o pretind cei de la universitatea Lehigh depăşeşte nu doar limita Shockley-Queisser, ci şi maximul logic de 100% al oricărei noţiuni de randament. Iar explicaţia e pe cât de simplă la prima vedere, pe atât de complicată în detalii. Simplu vorbind, calculul randamentului actual se face calculând doar lumina care ajunge pe suprafaţa panourilor, însă noile panouri inventate acum captează şi căldura, transformând-o în electricitate. Împreună, cele două surse captate de panouri puse în câteva straturi, ajung la un randament ce ajunge până la 190%.

Realizarea a fost posibilă graţie adăugării unui strat activ din material cuantic. Acest material ar aduce şi căldură şi lumina într-un diapazon de „stare intermediară”, după cum e numit în lucrarea ştiinţifică publicată de echipa de cercetători, condusă de profesorul Chinedu Ekuma. Această stare permite o convertire extraordinară de eficientă în energie în special energia fotonilor.

Totuşi, pentru a atinge acest efect, panourile trebuie să aibă un strat de cupru zerovalent, fapt care ar face producţia lor de serie cât simţitor mai scumpă. Între straturi au mai fost inseraţi atomi de selenid de germaniu, iar germaniul este un material cât se poate de rar pe pământ. De asemenea, un alt compus din aceste panouri e sulfura de staniu. Din nou, şi staniul e relativ rar. Iar pe lângă toate e nevoie şi de aur în stratul de bază al acestor panouri.

Deci, costul lor ar fi cu siguranţă unul „de aur”, cel puţin în această compoziţie anunţată acum cu materiale atât de scumpe şi rare de extras de pe Pământ. Astfel, asemenea panouri ar fi mai degrabă utile pentru sateliţi, nave cosmice sau acolo unde există limitări de suprafaţă, iar costurile mai mari sunt justificate.

Asta e părerea noastră, însă. Pentru că grupul de cercetători de la universitatea Lehigh spune că ei vor extinde experimentul cu noi materiale, în încercarea de a înlocui substanţele mai rare, astfel încât să poată ajunge la o aplicare pe larg a panourilor lor şi să fie parte din marea dezvoltare pe care o cunoaşte electricitatea produsă fotovoltaic în lume. Însă, anume materialul cu efect cuantic despre care vorbesc cercetătorii conţine Cux GeSe şi SnS — sau cupru zerovalent, selenid de germaniu şi sulfură de staniu — iar structura lor le determină proprietăţile. Deci, înlocuirea acestor compuşi cu altceva ar schimba semnificativ proprietăţile, deci putem fi deocamdată sceptici faţă de aplicarea pe larg a unor asemenea tehnologii, dată fiind raritatea acestor materiale.

De obicei, asemenea descoperiri care par să spargă orice tipare anterioare şi să depăşească până şi limitele raţionalului sunt supuse imediat multiplelor verificări de către multe alte echipe de oameni de ştiinţă din toată lumea imediat după publicare, iar la 1-2 luni diferenţă încep să apară fie confirmări ale genialităţii invenţiei, fie descalificarea ei cu demonstraţii. Va trebui să aşteptăm şi aici confirmări ale multor alte echipe din lume şi doar atunci vom putea spune cu desăvârşire că acest salt major a fost confirmat. Până atunci, putem spune că lucrarea ştiinţifică pe care au publicat-o autorii abundă în date, grafice, cifre măsurate şi în ceea ce arată drept argumentări profunde ştiinţifice. Deci, cel puţin până la verificarea pe viu a acestor cifre, totul pare foarte temeinic argumentat.