Rozmowa z dr inż. Katarzyną Znajdek i dr. hab. inż. Maciejem Sibińskim, prowadzącymi projekt w Zespole Fotowoltaiki, pod opieką prof. Zbigniewa Lisika, kierownika Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych PŁ.
Czym są elastyczne ogniwa fotowoltaiczne?
To urządzenia mogące zamienić energię słoneczną na energię elektryczną. Bardzo istotne jest, że robią to w sposób cichy, nie wytwarzając zanieczyszczeń i mogą pracować nieprzerwanie nawet przez kilkadziesiąt lat.
Tradycyjne ogniwa słoneczne to sztywne i delikatne płytki krzemowe, zamykane dla bezpieczeństwa w duże i dosyć ciężkie moduły przykryte szybą i spojone metalową ramą.
Ogniwa cienkowarstwowe to przyrządy nowej generacji, które mogą pracować w postaci modułu elastycznego, pokrytego folią polimerową. Choć ich sprawność jest na ogół mniejsza, są one dużo lżejsze od tradycyjnych i mogą być nakładane na niemal dowolne powierzchnie. (…)
Dr inż. Katarzyna Znajdek i dr hab. inż. Maciej Sibiński pracują nad cienkowarstwowymi ogniwami fotowoltaicznymi
foto: Jacek Szabela
Na czym polega innowacyjność proponowanego rozwiązania?
Nasze rozwiązanie polega na wykonaniu cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (PV), z wykorzystaniem stabilnych związków półprzewodnikowych, na podłożach elastycznych. (…)
W ramach projektu przeprowadzono badania mające na celu adaptację rozwiązań stosowanych w ogniwach standardowych na podłożach sztywnych do realizacji lekkich i elastycznych konstrukcji ogniw fotowoltaicznych. Badania te przeprowadzono z wykorzystaniem cienkich warstw aktywnych półprzewodnikowych związków kadmu CdTe i CdS, jako struktur o wysokim potencjale aplikacyjnym.
Eksperymenty potwierdziły możliwość adaptacji procesów technologicznych wytwarzania warstw aktywnych oraz kontaktów bazowych i emiterowych struktury ogniw fotowoltaicznych CdS/CdTe do potrzeb ich wykorzystania w rozwiązaniach elastycznych tych ogniw.
Na jakim etapie jest projekt?
Projekt jest na etapie ciągłego rozwoju. Dotychczas, z wykorzystaniem wspomnianych związków CdS/CdTe, wykonane zostały elastyczne ogniwa fotowoltaiczne na podłożach takich jak folie polimerowe oraz folie metalowe. Aktualnie trwają prace nad wytworzeniem tego typu ogniw bezpośrednio na tkaninach (…). Uzyskanie tkaniny o stabilnych właściwościach fotowoltaicznych, niezmiennych pod wpływem naprężeń mechanicznych, jest celem kolejnego etapu badań.
Przemysł obronny, tekstylny, motoryzacyjny to tylko niektóre obszary zastosowań elastycznych ogniw fotowoltaicznych. Jakie rozwiązania one zastąpią i jakie korzyści to przyniesie?
Fotowoltaika to energia dla każdego, dostępna niemal wszędzie gdzie dociera słońce. Jej wykorzystanie niesie szereg korzyści, ponieważ daje dostęp do energii elektrycznej w sposób bezpieczny dla środowiska, dostosowany do potrzeb, stabilny i darmowy. (…)
Potencjalne zastosowania fotowoltaiki to wszystkie instalacje i urządzenia wymagające zasilania, a oddalone od sieci energetycznej. Są to zarówno inteligentne znaki drogowe, stacje pomiarowe wód, stacje meteorologiczne, czy przekaźniki telefonii komórkowej. Wykorzystać je można także instalując np. pompy wody na pustyni, czy latarnie morskie i boje sygnalizacyjne. Oczywiście zastosowania fotowoltaiki mogą się też znaleźć bliżej przeciętnego użytkownika w postaci ładowarki dla jego przenośnego sprzętu elektronicznego, zasilanej z modułu wszytego w ubranie. Będzie je można wykorzystać na przykład do wkomponowanego w konstrukcję garażu zasilania dla elektrycznego samochodu. Fotowoltaika to także produkcja energii na masową skalę w wielomegawatowych elektrowniach fotowoltaicznych, czy na dachach gospodarstw domowych.
Nowe zastosowania dla tych modułów są ciągle poszerzane.
