Kehitteillä on aiempaa tehokkaampia yli 50 prosentin hyötysuhteen tarjoavia aurinkokennoja monoliitoksella, joissa heijastushäviöiden minimoiminen on kuitenkin aiempaa kriittisempää. Siksi DI Jarno Reuna on kehittänyt Tampereen yliopiston väitöstyössään uusia heijastuksenestopinnoitteita uusille moniliitoskennoille ja viikko sitten yliopistolla tarkastettiin myös Riku Isotalon väitös uusista aurinkokennojen ratkaisuista.
Valtaosa nykyisestä aurinkovoimasta tuotetaan perinteisillä piipaneeleilla samalla kun erittäin korkean hyötysuhteen erityissovelluksiin hyödynnetään useammasta puolijohdeliitoksesta koostuvaa kerrosrakennetta.
Niillä saadaan kerättyä energiaa piitä laajemmalta aallonpituusalueelta ja pienemmillä häviöllä. Ongelmana niissä on kuitenkin, että paljas puolijohteen pinta heijastaa jopa 30 prosenttia saapuvasta auringonvalosta, joka pienentää kokonaishyötysuhdetta.
’’Tästä johtuen useimmissa aurinkokennoissa käytetään erilaisia heijastuksenestopinnoitteita’’, sanoo väitöskirjan alueesta tehnyt DI Jarno Reuna. Siki hän kehitti pinnoitteita nimenomaan korkean hyötysuhteen III–V moniliitoskennoille, jotka hyödyntävät auringonvaloa ultraviolettisäteilystä näkyvän aallonpituusalueen yli lähi-infrapunaan asti.
Näin leveän spektrin hyödyntäminen vaatii laajakaistaisemman heijastuksenestopinnoitteen kuin perinteisillä pinnoitteilla voidaan saavuttaa.
’’Vaihtoehtoisina tapoina kehittää heijastuksenestopinnoitteita on lisätä ohutkalvokerrosten lukumäärää tai hyödyntää nanokuvioitua pintaa. Työssäni yhdistin nämä kaksi menetelmää, jolloin heijastusta saatiin matalammaksi entistä laajemmalta aallonpituusalueelta’’, Reuna toteaa.
Väitöstutkimus on tehty osana Euroopan tutkimusneuvoston rahoittamaa AMETIST-projektia, jonka tavoitteena on ylittää 50 prosentin hyötysuhde III–V moniliitoskennolla. Nanopinnoitteen kestävyysominaisuuksia on pyritty parantamaan ja niitä on tutkittu ja testattu yhteistyössä Tampereen yliopistossa toimivan Jäälaboratorion kanssa.
Jarmo Reunan väitöskirjatyö tarkastetaan 2.12.2022 Tampereen yliopistolla. Viikko sitten Tampereen yliopistolla tarkastettiin myös Riku Isoahon väitöstyö aurinkokennojen uusista ratkaisuista.
Lisää: Väitöskirja ’’Advanced Functional Antireflection Coatings for Broadband Multijunction Solar Cells’’, DI Jarmo Reuna (LINKKI) sekä Riku Isoahon ’’Narrow Bandgap (0.7–0.9 eV) Dilute Nitride Materials for Advanced Multijunction Solar Cells’’ -väitöskirja (LINKKI) sekä aiemmat aurinkokennoja käsitelleet uutiset Uusiteknologia.fi:ssä (LINKKI).
Kuvituskuva: Suurin osa nykyisistä aurinkokennoista perustuu piitekniikkaan. Kuva: Fortum