Lisävoimaa huipputehokkaisiin aurinkokennoihin uusilla materiaaleilla


Aurinkokennot perustuvat pääsääntöisesti puolijohteisiin. Vain yhtä puolijohdemateriaalia käyttämällä hyötysuhde on kuitenkin ollut matala, vain noin 20 prosenttia. Korkeampien hyötysuhteiden saavuttaminen on kuitenkin mahdollista liittämällä monta erilaista aurinkokennorakennetta päällekkäin.


Kuva: Antti Tukiainen

Aurinkokennot tuottavat sähköenergiaa suoraan auringonvalosta. Arto Aho paransi väitöstutkimuksessaan materiaalifysiikan keinoin aurinkokennojen hyötysuhdetta, ja korotti siten realistisia aurinkokennojen hyötysuhderajoja. Tutkimuksessa käytettyjä valmistusprosesseja voidaan hyödyntää pilotti- ja massatuotannossa lähes sellaisinaan.

– Kennon hyötysuhde on aurinkoenergian tuotannossa keskeisessä asemassa, sillä se parantaa koko investoinnin tehokkuutta ja kannattavuutta, Aho sanoo.

Modernit huipputehokkaat aurinkokennot perustuvat moniliitosteknologiaan, jossa yksittäinen liitos voidaan ajatella tavanomaisena aurinkokennona. Tällä hetkellä maailman paras moniliitosaurinkokenno toimii 46 prosentin hyötysuhteella. Huipputehokkaita aurinkokennoja käytetään muun muassa avaruussovelluksissa ja keskitetyllä valolla toimivissa aurinkokennoissa.

– Tällaisissa aurinkokennoissa kennomateriaalia tarvitaan esimerkiksi vain tuhannesosa paneelialasta peilein tai linssein keskitetyn intensiivisen valon ansiosta. Samalla kennon hyötysuhde voi nousta jopa kymmenen prosenttiyksikköä. Tämä tekniikka onkin erittäin kannattavaa aurinkoisilla alueilla, Aho kertoo.

Arto Ahon tekemän materiaalitutkimuksen lopputuloksena valmistettu paras kolmiliitosaurinkokenno tuotti lähes 40 prosentin hyötysuhteen keskitetyllä valolla. Työn GaInNAsSb-materiaalitutkimus molekyylisuihkuepitaksia-menetelmällä mah-dollisti noin neljästä kuuteen prosenttiyksikköä paremman hyötysuhteen verrattuna lähtötasoon.

– Näillä aurinkokennoilla pystytään nyt keräämään jopa 90 prosenttia fotoneista sähkövirraksi. Mallintamalla havaittiin, että jos aurinkokennoon lisätään neljäs liitos, voidaan saavuttaa jopa lähes neljä prosenttiyksikköä korkeammat hyötysuhteet. Tämä tarkoittaisi aurinkokennon hyötysuhteen nousua keskitetyn valon alla aina 50 prosenttiin saakka, Aho kertoo.

Väitöstilaisuus lauantaina 14.11.

Diplomi-insinööri Arto Ahon puolijohdefysiikan alaan kuuluva väitöskirja Dilute Nitride Multijunction Solar Cells Grown by Molecular Beam Epitaxy (“Laimeisiin typpiyhdisteisiin perustuvien moniliitosaurinkokennojen valmistaminen molekyyli-suihkuepitaksialla”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden tiedekunnassa lauantaina 14.11.2015 kello 12.00 alkaen Tietotalon salissa TB104 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii Senior Lecturer Ned Ekins-Daukes (Imperial College London, Iso-Britannia). Tilaisuutta valvoo professori Mircea Guina TTY:n optoelektroniikan tutkimuskeskuksesta.

Arto Aho (32) työskentelee tutkijana TTY:n optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa puolijohdetekniikan tutkimusryhmässä.

Lähde: TTY
Julkaissut: Kalle

0 kommenttia:

Lähetä kommentti