Navržený konvertor má také působit jako ochranná vrstva pro solární články. A spoléhá se na sklokeramický materiál. Ten údajně dokáže absorbovat UV fotony ze slunečního záření a znovu je vyzařovat jako viditelné světlo.
SPIE, Mezinárodní společnost pro optiku a fotoniku, zveřejnila výzkum solárního spektrálního konvertoru řízeného ultrafialovou vlnovou délkou. Ten lze umístit na fotovoltaické články pro zvýšení jejich výkonu.
Základem převodníku je sklokeramický (GC) materiál GdPO4 dopovaný ionty praseodymu (Pr) a europia (Eu). Tento nový materiál, nazvaný GdPO4-GC:Eu 3+/Pr 3+, může údajně absorbovat UV fotony ze slunečního záření. A znovu je pak vyzařovat jako viditelné (VIS) světlo.
Výzkum konvenčního solárního konvertoru od společnosti SPIE
,,To je možné díky efektivnímu přenosu energie, ke kterému dochází mezi ionty v materiálu,“ uvedli vědci. „Když UV foton narazí na iont Pr 3+, generuje excitovaný elektronický stav. Tato nahromaděná energie má vysokou šanci, že se převede na iont Gd 3+, který část z ní uvolní, než přenese zbytek na iont Eu 3+. Výsledkem je, že excitované elektronické stavy v iontu Eu 3+podléhají přechodu dolů do stavů s nižší energií a emitují viditelné světlo.
Vědci vyvinuli vzorek konvertoru o tloušťce 2 mm syntetizovaný procesem tavného kalení (MQ), což je tradiční technika výroby skla.
Poté testovali jeho výkon za standardních světelných podmínek na solárním článku na bázi amorfního křemíku a perovskitovém solárním článku v klimatizované laboratoři s teplotou 20 °C až 25 °C a relativní vlhkostí 30 % až 40 %. Konvertor se připojil k článkům pomocí kapalného imerzního oleje s indexem, aby se snížila ztráta světla.
Prostřednictvím těchto měření akademici zjistili, že konvertor současně absorbuje UV sluneční fotony a poté emituje fotony VIS, které jsou podle nich v oblasti spektrální odezvy (SR) zařízení z amorfního křemíku. ,,Sběr dopadajícího světla je rozhodující pro účinnost amorfních křemíkových solárních článků,“ vysvětlili dále.
Optimalizované rozložení
Vědci uvedli, že konvertor zvyšuje zkratový proud článků ve srovnání s referenčními zařízeními bez krytu nebo UV filtrů. A dodali, že účinnost obou článků se „efektivně“ zlepšila díky optimalizovanému spektrálnímu rozložení. Vysvětlili také, že nový konvertor se může použít jako ochranná vrstva v solárních článcích. Ta dokáže udržet vysokou tepelnou a chemickou stabilitu ve vesmíru.
Převodník se představil v článku „Ultrafialovým vlnovou délkou řízený solární spektrální konvertor pro aplikaci fotovoltaických článků“ v Journal of Photonics for Energy.
,,Bude zapotřebí více studií k dalšímu zlepšení účinnosti solárních článků využívajících dopované GC materiály jako spektrální konvertory,“ uzavřel výzkumný tým. ,,Budoucí práce by se mohla zaměřit na zlepšení nákladové efektivity úpravou koncentrací dopingu a optimalizací tloušťky ochranné vrstvy.“
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
