Τεχνολογία νανοφωτοβολταϊκών διατάξεων

Abstract

Τα νανοφωτοβολταϊκά στοιχεία αποτελούν μία αναδυόμενη, υποσχόμενη τεχνολογία φωτοβολταϊκών και χαρακτηρίζονται ως η “τρίτη γενιά φωτοβολταϊκών στοιχείων”. Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία αυτά χρησιμοποιούν ως υλικό κατασκευής διάφορα νανοϋλικά, δηλαδή υλικά με μια χαρακτηριστική κλίμακα μήκους, μικρότερη των 100 nm. Η εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στα φωτοβολταϊκά παρέχει σημαντικές δυνατότητες για αύξηση της απόδοσης μετατροπής της ηλιακής ακτινοβολίας και μείωση του κόστους κατασκευής. Τα πιθανά αυτά πλεονεκτήματα των νανοφωτοβολταϊκών οφείλονται στις εξαιρετικές και καινοτόμες ιδιότητες των υλικών της νανοκλίμακας. Η αύξηση του πληθυσμού και η βελτίωση του βιοτικού επιπέδου των ανθρώπων έχουν επιφέρει μεγάλη αύξηση στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Μέχρι σήμερα, οι κύριες πηγές ενέργειας που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού είναι τα ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια γίνονται προσπάθειες για μείωση της χρήσης συμβατικών καυσίμων στη ηλεκτροπαραγωγή και αντικατάσταση αυτών με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Προς την κατεύθυνση αυτή, τα φωτοβολταϊκά συστήματα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο καθώς η ηλιακή ενέργεια αποτελεί μία καθαρή και ανεξάντλητη πηγή ενέργειας. Βέβαια, οι σχετικά χαμηλές αποδόσεις μετατροπής και το υψηλό κόστος κατασκευής των φωτοβολταϊκών διατάξεων καθιστούν την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακά στοιχεία μη ανταγωνιστική και εμποδίζουν την περαιτέρω διείσδυση των φωτοβολταϊκών μονάδων στην παραγωγή ενέργειας. Η τεχνολογία, όμως, των νανοφωτοβολταϊκών δείχνει ικανή να αυξήσει τη σχέση της απόδοσης μετατροπής προς το κόστος κατασκευής. Συγκεκριμένα, η ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας των νανοφωτοβολταϊκών είναι πιθανόν να αυξήσει μελλοντικά την οικονομική ανταγωνιστικότητα των φωτοβολταϊκών μονάδων και να επιφέρει μεγαλύτερη διείσδυση στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Έτσι λοιπόν, θα υπάξει μεγαλύτερη συμμετοχή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας η οποία θα οδηγήσει στη μείωση της εξάρτησης από τα ρυπογόνα ορυκτά καύσιμα, στην ενίσχυση της βιώσιμης ανάπτυξης, καθώς και στην προστασία του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης υγείας.

The nanophotovoltaic cells form a part of an emerged, promised photovoltaic technology and are referred as the “third generation photovoltaic cells”. As construction materials, they use nanomaterials, such as a material with a characteristic lenght scale, less than 100 nm. The nanotecnology application in photovoltaic provides significant possibilities to increase the efficiency of converting the solar radiation and to reduce the construction cost. These likely advantages of nanophotovoltaics are due to the exceptional and innovating qualities of the nanoscale materials. The increase in population and the improvement of our standard of living have induced a dramatic increase of electricity consumption. Nowadays, the fossil fuels is the main energy source that is used in electric power production.Nevertheless, in the last few years there have been attempts to use less conventional fuels for electric power production and to replace them with renewable energy sources. The photovoltaic systems play an important role in that direction as the solar radiation form a part of a clean and inexhaustible energy source. The low conversion efficiencies and the high cost of the photovoltaic contruction make,of course, the electricity production from solar cells non competitive and prevent the further expansion of photovoltaic modules in electric power production. The nanophotovoltaic technology, however, is able to increase the efficiency/cost ratio. To be more specific, the growth of the new nanophotovoltaic technology is likely to increase the financial competitiveness of photovoltaic modules in the future and to achieve substantial expansion in the electricity production. Therefore, the renewable energy sources will take a larger part in and this will definetely decrease a country`s dependence on polluting fossil fuels. They will also attain the sustainable development as well as the protection of the environment and of human health.