התאים הסולאריים בטכנולוגיה הפוטו וולטאית הם ליבת המערכת הסולארית ומרכיב המחיר המשמעותי ביותר. חלק ניכר מהמחקר שנערך כיום בנושא מנסה להוזיל רכיב זה. בזכות מחקר שבוצע לאחרונה במכון האמריקאי לתקנים וטכנולוגיה, נוכל ליהנות מסוג חדש של תאים סולאריים זולים, גמישים וקלים לייצור – בשימוש מסחרי בקרוב.
המחקר מתרכז בפיתוח תאים סולאריים פוטו וולטאיים אורגניים. התאים, היוצרים את הפאנלים הסולאריים מתבססים על פרודות אורגניות הלוכדות את הקרינה המגיעה מהשמש והופכות אותה לחשמל. תחום מחקר התאים הסולאריים האורגניים משגשג מאוד בשנים האחרונות משום שתאים כאלה הם בעלי יתרונות רבים לעומת תאי הצורן הקשיחים הנהוגים כיום במערכות הסולאריות.
תאים סולאריים בטכנולוגיה פוטו וולטאית מפיקים אנרגיה חשמלית ישירות מהשמש על ידי קליטת הקרינה האלקטרומגנטית. חסרון התאים הסולאריים האלה הוא בעלותם הגבוהה לעומת כמות החשמל המופקת, מה שמייקר משמעותית את המערכות הסולאריות המותקנות – מחירם של הפאנלים הסולאריים עדיין גבוה.
תאים סולאריים אורגניים במצבם ההתחלתי הם סוג של דיו אותו מחדירים למשטחים גמישים. ההחדרה למשטחים יוצרת רכיבי תאים סולאריים אותם אפשר לפרוש בשטחים גדולים – ממש כמו שטיח. אך התאים הסולאריים האורגניים כיום עדיין יקרים יחסית ומכך נגזר גודל השוק שלהם עד שיהיה שיפור בטכנולוגיה.
הבעיה בטכנולוגית התאים הסולאריים האורגניים הוא באחוז הניצול – גם התאים היעילים ביותר מנצלים 6% מהקרינה הנופלת עליהם ועמידותם מספיקה למאות שעות בלבד. כדי להפוך את שוק התאים הסולאריים האורגניים בטכנולוגיית הדיו לכדאית יש להגיע לניצול של 10% לפחות ולעמידות של עשרת אלפים שעות ומעלה. לצורך כך יש להבין לעומק את התהליכים המתרחשים בחומר עצמו –בכך מתרכז המחקר כיום.
צוות המחקר פיתח שיטת מדידה חדשה לתהליך הקורה כיום בתאים הסולאריים האורגניים. הדיו המוחדר מורכב מפולימר המשחרר את האלקטרונים שבו כתוצאה מהמפגש עם קרני השמש, ומפרודת פולרן הלוכדת את האלקטרונים המשתחררים. הדיו מוחדר לרשת שמכילה פולימרים. במפגש הפולרן עם הרשת נוצר תהליך כימי במפריד בין רכיבים שונים ומאפשר לחשמל לזרום מחלקו העליון של המשטח לחלקו התחתון. יצירה של מתחמי פולרנים מורידה את היכולת של החשמל לזרום מצידו העליון של המשטח לצידו התחתון ובכך פוגמת ביעילותם של התאים הסולאריים.
מחקר התאים הסולאריים האורגניים גילה כי באמצעות שינוי אופיו החשמלי של המשטח ניתן לשנות את מיבנה החומר ואת כיוון המשיכה של החומרים בו, כך שזרם האלקטרונים הנוצר מהמפגש עם השמש יכול להגיע ביתר קלות למקומו הנכון ולשפר את יעילות ואורך חיי התא הסולארי באופן משמעותי.
המחקר הצליח לזהות חלק מגורמי המפתח הנדרשים לשיפור התנהגות הציפוי. גילוי זה יספק שיטה יעילה לשיפור הביצוע של התאים הסולאריים האורגניים באופן משמעותי. ידע זה יעזור להבין כיצד נשחקים תאים סולאריים אורגניים ויעזור בפיתוח תאים יעילים ועמידים יותר.
