Czy jesteś w stanie wyobrazić sobie świat, w którym produkcja energii jest nie tylko efektywna, ale i przyjazna środowisku? Właśnie do tego celu dążą naukowcy z Politechniki Warszawskiej. Opracowują oni metamateriał hiperboliczny, który może pełnić dla ogniwa fotowoltaicznego rolę filtra krawędziowego. Odbijać ma on promieniowanie podczerwone, co poskutkuje zmniejszeniem strat energii podczas procesu jej wytwarzania przez panele fotowoltaiczne. [1]
Panele fotowoltaiczne są doskonałym źródłem czystej energii, ale ich tworzenie nie jest pozbawione wyzwań – generują ciepło, co prowadzi do spadku ich efektywności energetycznej. Jednak zespół naukowców z Politechniki Warszawskiej rozwiązanie tego problemu.
Zmniejszenie generacji ciepła można osiągnąć poprzez zastosowanie hiperbolicznych metamateriałów jako filtra krawędziowego dla ogniwa fotowoltaicznego. Metamateriały mają ujemny współczynnik załamania światła, co oznacza, że mogą odbijać promieniowanie podczerwone. Odbijając to promieniowanie, metamateriały zapobiegają jego absorpcji przez ogniwo fotowoltaiczne, co zmniejsza wytwarzanie ciepła i zwiększa wydajność energetyczną ogniwa.
Zespół współpracuje z Instytutem Mikroelektroniki i Fotoniki Sieci Badawczej Łukasiewicz (IMiF) oraz Instytutem Fizyki PAN (IFPAN) w celu eksperymentalnej weryfikacji struktur metamateriałowych. Projekt charakteryzuje się wysoką innowacyjnością naukową – metamateriały hiperboliczne nie były wcześniej wykorzystywane w ten sposób.
Badania stanowią znaczący krok w kierunku bardziej wydajnej i przyjaznej dla środowiska produkcji energii. W przypadku sukcesu, technologia ta może zrewolucjonizować przemysł energetyczny i utorować drogę do zrównoważonej przyszłości. Rozwój tych materiałów może doprowadzić do stworzenia bardziej wydajnych paneli fotowoltaicznych, które mogą zostać wykorzystane na wiele sposobów – od zasilania domów po dostarczanie energii dla transportu.
Rozwój materiału o ujemnym współczynniku załamania światła i jego zastosowanie w panelach fotowoltaicznych może mieć znaczący wpływ na polską gospodarkę. Polska jest krajem, który w dużym stopniu w produkcji energii opiera się na węglu, co nie tylko przyczynia się do zanieczyszczenia środowiska, ale także sprawia, że jest podatna na wahania na globalnym rynku węgla. Inwestując w zrównoważone i wydajne technologie produkcji energii, Polska może zmniejszyć swoją zależność od węgla oraz poprawić swoje bezpieczeństwo energetyczne. Rozwój tych materiałów może doprowadzić do stworzenia bardziej wydajnych paneli fotowoltaicznych, które będą wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu (w tym w produkcji, rolnictwie, czy transporcie).
[1] International Information Service of Polish Science and Innovation, https://polishscience.pl/en/warsaw-university-of-technology-researchers-to-increase-efficiency-of-photovoltaic-cells/
Zuzanna Czernicka
