Edullista aurinkoenergiaa uudella teknologialla - kennot vain muutaman atomin paksuisia

27.07.2010 08:48

Etelä-Kalifornian yliopiston tutkijat ovat kehittäneet joustavan, läpinäkyvän ja erittäin ohuen hiiliatomikalvon, jolla on tutkijoiden mukaan erittäin suurin potentiaali edullisten aurinkokennojen tuotantoon.

- Uudella orgaanisella OPV (Organic photovoltaic) -aurinkokennoilla on mahdollista tuottaa energiaa edullisesti, sillä kennot ovat helppoja valmistaa ja materiaali on kevyttä, sanoi Etelä-Kalifornian yliopiston sähkötekniikan professori Chongwu Zhou ACS Nano -lehdessä julkaistussa artikkelissa.

Tutkimusartikkelin mukaan erityisesti uuden materiaalin fyysinen joustavuus on selkeä etu verrattuna perinteisiin kennoihin. Kennot toimivat moitteettomasti vielä 138 asteen taivutuskulmassa.

OPV-kennojen oleellinen ominaisuus on läpinäkyvä, sähköä johtava elektrodi, jonka lävitse valo pääsee aktiivisiin materiaaleihin tuottamaan sähköä. Tutkimuksen mukaan grafiini, joka on hiilen erittäin hyvin sähköä johtava ja hyvin läpinäkyvä muoto, voi täyttää nämä vaatimukset erittäin hyvin.

Vaikka grafiinin olemassaolo on tunnettu jo vuosikymmenien ajan, on sitä tutkittu intensiivisesti vasta vuodesta 2004 lähtien, johtuen sen valmistamisen vaikeudesta.

Kolme vuotta sitten professori Zhoun tutkijaryhmä raportoi onnistuneesta grafiinikalvojen laajamittaisesta tuotannosta. Kehitetyssä tuotantoprosessissa tutkijat sijoittivat metaanikaasusta saatuja hiiliatomeja nikkelialustalle, muodostaen näin äärimmäisen ohuen grafiinikalvon.

Tämän jälkeen kalvo päällystettiin muovisella suojakerroksella, ja alapuolella oleva nikkeli liuotettiin pois happokylvyssä. Lopuksi tutkijat liittivät muovilla suojatun grafiinin erittäin joustavaan polymeerikalvoon, joka voitiin liittää OPV-kennoon.

Suurimmat näin muodostetut grafiini-polymeerikalvot olivat kooltaan 150 neliösenttimetriä. Niitä voidaan käyttää, kun valmistetaan tiheitä, joustavia OPV-kennoja.

Uusien OPV-kennojen sähköntuotantokyky on ainakin toistaiseksi oleellisesti pienempi kuin perinteisten silikonikennojen. Perinteinen kenno voi muuttaa 1000 wattia auringon säteilyenergiaa 14 watiksi sähköä. OPV-kenno voi puolestaan tuottaa vastaavasta määrästä auringon säteilyä vain 1,3 wattia sähköä.

OPV-kennojen edullisempi hinta ja materiaalin joustavuus kompensoivat kuitenkin eroa sähköntuotannon tehokkuudessa. Tutkijat uskovat, että edullista kennoa voidaan tulevaisuudessa painaa erilaisiin pintoihin sanomalehtipainojen tavoin. Sovelluksia voivat olla vaikkapa t-paidat, jotka lataavat kannettavia elektronisia laitteita, tai sähköä tuottavat ikkunaverhot.