Καινοτόμος τεχνική παγίδευσης φωτός σε ημιδιάφανα πλαστικά φωτοβολταϊκά

Ένα από τα μεγάλα πλεονεκτήματα των οργανικών (πλαστικών) φωτοβολταϊκών (ΟΦΒ) είναι η αρκετά μεγάλη διαφάνεια τους στο ορατό φως και σε συνδιασμό με το χαμηλό βάρος και κόστος παραγωγής τους τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές όπως σε παράθυρα ή προσόψεις κτηρίων. Ταυτόχρονα όμως αυτό αποτελεί τη βασική αιτία για την κατάτι χαμηλότερη απόδοση που παρουσιάζουν σε σχέση με τα συμβατικά ΦΒ βασισμένα σε πυρίτιο.

Σε πρόσφατη μελέτη της, η ερευνητική ομάδα Νανοϋλικών & Οργανικών Ηλεκτρονικών’ του Κέντρου Τεχνολογίας Υλικών και Φωτονικής του Τ.Ε.Ι. Κρήτης, παρουσίασε σε συνεργασία με ερευνητικές ομάδες από το Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, το Πανεπιστημίου Southampton και  το Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας (ΙΤΕ), μια καινοτόμα αρχιτεχτονική παγίδευσης του φωτός μέσα στην ΟΦΒ συσκευή αυξάνοντας σημαντικά την απορρόφησης του φωτός  και σαν συνέπεια την απόδοση της.

Συγκεκριμένα, εκμεταλευόμενοι το φως που έχει διαπεράσει το ενεργό υλικό του ΟΦΒ (στα συμβατικά ΟΦΒ μένει ανεκμετάλλευτο), τοποθετώντας μεταλλικές νανοράβδους χρυσού, που έχουν την ιδιότητα να ανακλούν ισχυρά τo φως εξαιτίας του μεγάλου μήκους τους, πάνω από το ενεργό υλικό κατάφεραν να επιτύχουν σημαντική αύξηση της ΦΒ απόδοσης της συσκευής χωρίς να χρειαστεί να μειωθεί σημαντικά η διαπερατότητα της. Μετά από συστηματική μελέτη των ηλεκτρικών και οπτικών φαινομένων, αποδείχθηκε ότι ο κύριος μηχανισμός για τη σημαντική αύξηση της απόδοσης είναι η ανάκλαση και η επιστροφή του φωτός μέσα στο ενεργό υλικό που προέρχεται από την ενσωμάτωση των νανοράβδων πάνω από το ενεργό υλικό. Επιπρόσθετες θεωρητικές μελέτες βασισμένες στην παραπάνω αρχιτεκτονική έδειξαν μεγάλη ταύτηση με τις πειραματικές επιδεικνύοντας τη σημαντικότητα και την εγκυρότητα της ανακάλυψης αυτής. Η τεχνική αυτή αναμένεται να κεντρίσει το ενδιαφέρον της ευρύτερης επιστημονικής κοινότητας καθώς μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί σε όλες τις ημιδιαπερατές οπτοηλεκτρονικές συσκευές τρίτης γενιάς (OLED, Perovskite Solar Cells κ.α.) και να αποτελέσει οδηγό για την περαιτέρω ανάπτυξη του τομέα.

Η παραπάνω εργασία, που αποτέλεσε μέρος των ερευνητικών αποτελεσμάτων του Ερευνητικού προγράμματος ‘PENELOPE- Πλασμονικά νανοσωματίδια για αποδοτικές, σταθερές και φθηνές οργανικές Φωτοβολταϊκές διατάξεις’ συγχρηματοδοτούμενο από την Ελλάδα και την Ευρωπαϊκή Ένωση, δημοσιεύτηκε στο κορυφαίο διεθνές επιστημονικό περιοδικό για θέματα ενέργειας,  Advanced Energy Materials, με δείκτη απήχησης (impact factor) 16.146, και χάρη στην πρωτοτυπία της  χαρακτηρίστηκε ως “VIP article” με αποτέλεσμα να κοσμεί το πίσω εξώφυλλο (back cover) του τεύχους του εν λόγω περιοδικό.

Για την εν λόγω καινοτομία συνεργάστηκαν ο Αν. Καθηγητής Εμμανουήλ Κυμάκης και ο Υποψήφιος Διδάκτωρ Γεώργιος Κακαβελάκης από το ΤΕΙ Κρήτης, ο Αναπληρωτής Καθ. Ελευθέριος Λοιδωρίκης και ο Υποψήφιος Διδάκτωρ Ιωάννης Βαγγελίδης από το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, ο Δρ. Αντώνιος Καναράς, η Δρ. Amelie Heuer-Jungemann από το Πανεπιστήμιο Southampton και ο Δρ. Εμμανουήλ Στρατάκης από το ΙΤΕ.

Ημερομηνία: 
26/01/2016