Badacze opracowują materiał o ujemnym współczynniku załamania, który nie tylko zredukuje nagrzewanie się ogniwa, ale również pozwoli na zwiększenie efektywności uzyskiwania energii - informuje PW na stronie internetowej.

"Zgodnie z przeprowadzonymi teoretycznymi badaniami wstępnymi, odpowiednio zaprojektowany metamateriał hiperboliczny może pełnić dla ogniwa fotowoltaicznego rolę filtra krawędziowego odbijającego promieniowanie podczerwone, które prowadzi do nagrzewania ogniwa i, w konsekwencji, do spadku jego sprawności energetycznej" - czytamy w opisie badań.

Jak wyjaśnia kierownik zespołu badawczego dr inż. Bartosz Fetliński, naukowcy dokonują symulacji parametrów elektrycznych i optycznych, a także weryfikują eksperymentalnie swoje założenia.

"Tworzymy strukturę metamateriału hiperbolicznego złożonego z ultracienkich warstw, o grubości rzędu nanometrów. Tak stworzona struktura pozwoli m.in. na uzyskanie filtrów o bardzo ostrej krawędzi, bardzo dobrze filtrujących i mających możliwość uzyskania gwałtownego przejścia od transmisji do absorbcji lub odbicia" – wyjaśnia dr Fetliński.

W ten sposób metamateriały hiperboliczne mogą znaleźć zastosowanie w panelach fotowoltaicznych w celu redukcji ich nagrzewania się.

"Energie fotonów promieniowania podczerwonego są mniejsze niż fotonów światła widzialnego i nie są w ogóle wykorzystywane do produkcji energii elektrycznej, ale za to są absorbowane przez różne elementy modułu fotowoltaicznego – opisuje dr Fetliński. – Nie ma z tego zysku energetycznego, za to mamy podgrzanie modułu. Jeśli założymy na module fotowoltaicznym taki filtr z metamateriału, przepuszczalność fotonów, z tego pożytecznego zakresu, jest dobra, a pozostałych, które podgrzewają, możemy się pozbyć".

Weryfikacja eksperymentalna struktur metamateriałowych jest realizowana przy współpracy z krajowymi ośrodkami badawczymi: Instytutem Mikroelektroniki i Fotoniki Sieci Badawczej Łukasiewicz (IMiF) oraz Instytutem Fizyki Polskiej Akademii Nauk (IFPAN). Na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych PW prace zespołu badawczego wesprze prof. Robert Mroczyński, który za pomocą tzw. rozpylania magnetronowego jest wstanie wytworzyć część warstw - informuje PW.

Jak podkreśla dr Fetliński, do tej pory metamateriały hiperboliczne nie były wykorzystywane w podobnym zastosowaniu.

Projekt „Zastosowanie metamateriału hiperbolicznego na potrzeby zwiększenia uzysku energetycznego modułów fotowoltaicznych” jest finansowany z grantu badawczego Centrum Badawczego POB Technologie fotoniczne programu Inicjatywa Doskonałości - Uczelnia Badawcza, realizowanego na Politechnice Warszawskiej.

Nauka w Polsce

bar/ agt/