Един от най-перспективните източници на възобновяема енергия са фотоволтаиците. Проблем при тяхната експлоатация е все още ниската ефективност (до 23%), затова в момента се изследват различни материали, които могат да бъдат основа за производството на соларни клетки с по-голям коефициент на полезно действие. Сега се работи по три посоки. Едната е соларни клетки от перовскит (CaTiO3), втората така наречените Multy Junction соларни клетки, основани на съединения на елементи от 3-5 група от Менделеевата таблица, а третата на Квантови соларни клетки.
При попадането си върху полупроводник, слънчевата светлина създава двойки от положителни и отрицателни частици (така наречените дупки и електрони). За да протече ток през полупроводника, от двете му страни се създават области (n- и p- тип), които пропускат селективно електрони или дупки (положителните заряди в полупроводника). Така електроните и дупките се движат в противоположни посоки и протича ток.
При изследването на слоевете от перовскит се експериментира с различни елементи, използвани за получаването на n- и p- областите. Очаква се че тези клентки ще достигнат ефективност от повече от 50%.
При Multy Junction соларните клетки се използват сандвичи от няколко слоя (най-често пет) от съединения на елементи от трета и пета група от Менделеевата таблица. Най-често използвани са InGaP, GaAs и други. Очаква се ефективността им да достигне до 46%.
Квантовите соларни клетки съдържат квантови точки или слоеве (редуват се относително дебели слоеве със примесни слоеве с дебелина няколко нанометра). Квантовата точка е мого малък елемент – от порядъка на 5 нанометра, внедрен в решетката на кристал или аморфно вещество. Тези квантови точки или слоеве създават допълнителни разрешени енергийни нива, което увеличава броя на получаваните в резултат от слънчевата радиация носители на заряд (електрони и дупки).
Работи се и върху органични соларни клетки и такива основани на багрила, но на този етап тяхната ефективност е по-ниска.
Съществува разлика в изискванията за слънчевите батерии, използвани в Космоса и на Земята. В Космоса може да се прави компромис с ефективността за сметка на ниското тегло и издъжането на много ниски температури.
Търсенето на по-ефективни соларни клетки е една от най-модерните съвременни посоки в науката и не след дълго това ще даде положителни резултати.
Автор: Мария Берова
