שילוב בין סיליקון לפחמן יכול להוביל להגדלת נצילות תא מבוסס סיליקון מ- 20% ל- 28%, תוספת של 40% באנרגיה בהשוואה לתא סיליקון

חברת חשמל מציגה: דור חדש של תאים סולאריים מבוססי פחמן

היחידה לקידום רעיונות טכנולוגיים בחברת החשמל (ק.ר.ט) מציגה פיתוח חדש בתחום התאים הסולאריים – חברת 'ברנינג סולאר' – אשר יצרה דור חדש של תאי שמש רב צמתיים מבוססי פחמן. זאת, כחלק מהמאמץ הגלובלי המושקע כיום במכוני מחקר ברחבי העולם ובישראל להגיע לתא שמש יעיל וזול בהשוואה לתא על בסיס סיליקון. על מנת שהדבר ייצא לפועל יש צורך במאמץ פיתוחי נוסף ובהשקעה נוספת של כ-4 מיליון ש"ח שתאפשר בניית אב-טיפוס של פאנל סולארי מבוסס פחמן מהסוג החדש.

דור חדש של תאי שמש רב צמתים מבוססי פחמן :

חוקרי החברה הוכיחו היתכנות טכנית של תא שמש הבנוי משכבות של פחמן בעלות מבנה ייחודי עם תכונות של מוליך למחצה ומסוגל להפגין אפקט פוטו וולטאי. במהלך הפיתוח נבחנו תצורות של אבי טיפוס בהן התקבל בפעם הראשונה אפקט של רגישות לאור במבנה של צומת פחמן על צומת סיליקון וצומת פחמן-פחמן על מצע מבודד . התא מגיב לעוצמות אור שונות ובשלב ראשוני  זה הנצילות המעבדתית שלו היא 1% לפני השיפורים הנדרשים. באמצעים שידועים היום, החוקרים מעריכים שניתן לשפר את נצילות התא בזמן קצר ל כ 8% בדומה לתאים משכבות דקות.

רוב החומרים שידועים בספרות מוגבלים בהמרת ספקטרום השמש בתחום מסוים ולכן יעילותם מוגבלת.  הטכנולוגיה של 'ברנינג סולאר', אומרת חברת חשמל, תאפשר להתקדם לחזון שיסוד אחד (פחמן) יצור מהפכה של ממש ביכולת המרת אנרגיה מספקטרום רחב ככל שאפשר של אור, בתהליך פשוט וזול.

ההתקן שהודגם מבוסס על חומר שעשוי מתערובת קשרי פחמן (במבנה מישורי בדומה לסדר מבני הקיים בשכבה הקרויה גראפן -שכבה בודדת של גרפיט) ויהלום כאשר בעזרת אילוח מתאים נוצר חצי מוליך. השליטה במבנה החומר מתבצעת באמצעות עקרונות המקובלים בנאנו טכנולוגיה תוך השגת אפקט פוטו וולטאי.

יתרונות הטכנולוגיה :

בשיטה שפותחה, הגז הטבעי מהווה חומר גלם על מנת לרבד ממנו אטומי פחמן בשכבות דקות, לצורך בניית "מבנה אטומי משתנה" לבליעת ספקטרום רחב של אור השמש. משמעות הדבר, שניתן להגיע לבניית צמתים מבוססי פחמן עם יכולת בליעה של אורכי גל שונים של האור בהתקן רב שכבתי של פחמן בלבד, עד כדי כיסוי מרבית הספקטרום של האור המגיע מהשמש. שיפורים בהישגי פיתוח שכבות הדקות של פחמן יאפשרו השגת יעד של שיפור נצילות תא השמש במבנה החדש עד 8% במקום 1% בשלבים הראשונים.

כמו כן, בחברת 'ברנינג סולאר' הושג חיבור בין שכבות פחמן לסיליקון תוך שילוב צומת פחמן בטכנולוגיות הקימות. משמעות הדבר, ששילוב בין סיליקון לפחמן יכול להוביל להגדלת נצילות תא מבוסס סיליקון מ- 20% לנצילות כוללת של 28% (תוספת של 40% באנרגיה בהשוואה לתא סיליקון בלבד). הדבר אפשרי גם בשילוב עם סיליקון אמורפי בתהליך ייצור המוני וזול בגלל שהתהליך מתרחש בטמפרטורת החדר ומתאים למצעים גמישים בסרט נע.

שיטת היצור של שכבות פחמן טומנת בקרבה יתרונות נוספים שמהווים חידוש בפני עצמם. ראשית, היצור עושה שימוש בשיטות ריבוד קיימות בעזרת מכונות מוכרות בהן נדרש לבצע שינויים קלים ללא צורך במהפכה בקווי הייצור. בניגוד לייצור של תאי סיליקון זוללי אנרגיה, ניתן לייצר את תאי הפחמן ללא חדרים נקיים, בטמפרטורת החדר וכך לחסוך כסף רב בעלות האנרגיה הנדרשת ביצור.

מנכ"ל חברת החשמל: "גילוי מדעי בעל חשיבות אסטרטגית

אלי גליקמן, מנכ"ל חברת החשמל מוסר כי "מדובר בגילוי מדעי בעל חשיבות אסטרטגית ממדרגה ראשונה למשק החשמל במדינת ישראל. הפריצה המדעית תאפשר למדינת ישראל להפוך למובילה טכנולוגית בתחום ניצול אנרגית השמש".

ד"ר משה מהריזי, מנכ"ל חברת 'ברנינג סולאר', הוסיף ש"מדובר בפוטנציאל למוצר שעתיד לשנות את פני השוק הפוטו וולטאי העולמי. אני מזמין משקיעים וגורמים ממשלתיים ואקדמיים להצטרף למאמץ הגיוס של ההשקעה הנדרשת במטרה להפוך את הפריצה המדעית אשר הושגה באמצעים דלים למוצר חדשני".