Michiganin yliopistossa Yhdysvalloissa on tehty pienoinen läpimurto aurinkoenergian saralla. Siellä on kehitetty läpinäkyvä aurinkokenno, jonka hyötysuhde on ennätysluokkaa.
Läpinäkyvä aurinkokenno voidaan asentaa ikkunalasin pinnalle. Kenno muuttaa auringonsäteilyä sähköksi samalla, kun se valo kulkee lasin läpi aivan kuten tavallisessa ikkunassa.
Uusi aurinkokenno sopii erityisesti suurkaupunkeihin, joissa on paljon korkeita lasijulkisivuisia rakennuksia. Niissä käytetään jo nyt yleisesti läpinäkyvää kalvoa, joka heijastaa osan auringonvalosta pois, jotta sisään tulevan lämmön ja valon määrää voidaan säädellä. Aurinkokennokalvo tekisi saman, ja lisäksi se tekisi valosta sähköä.
Ennätys: 10 prosenttia valosta sähköksi
Läpinäkyvien aurinkokennojen valmistus on tasapainoilua tehokkuuden ja läpinäkyvyyden asteen välillä. Siksi tutkijat ovat hyvin tyytyväisiä siihen, että aurinkokennon hyötysuhde on jopa 10,8 prosenttia ja läpinäkyvyys 45,7 prosenttia.
Yli 10 prosentin hyötysuhde tarkoittaa sitä, että yli kymmenesosa kennoon osuvan auringonvalon säteilyenergiasta muuttuu sähköksi. Samalla lähes puolet auringovalosta läpäisee kalvon. Tulos on läpinäkyvien aurinkokennojen ennätys.
Läpinäkyvien aurinkokennojen ennätyshyötysuhde on noin puolet tavallisten piipohjaisten aurinkokennojen hyötysuhteesta. Aikaisempiin läpinäkyviin kennoihin verrattuna se on kuitenkin tuplasti parempi. Läpinäkyvyys on samaa luokkaa kuin aurinkolaseissa ja tummennetussa auton tuulilasissa.
Tanssivat elektronit luovat sähköä
Läpinäkyvä aurinkokenno ei ole piitä kuten useimmat tavalliset aurinkokennot, vaan se koostuu muovikalvoon upotetuista hiilipohjaisista aineista.
Muuten aurinkokennon toimintaperiaate on suunnilleen sama materiaalista riippumatta.
Aurinkokenno koostuu n-kerroksesta ja p-kerroksesta. Ne on tehty erilaisista puolijohdemateriaaleista. N-kerroksen materiaaliin on lisätty ainetta, jolla on enemmän elektroneja kuin puolijohteen muilla atomeilla. P-kerroksen materiaaliin on puolestaan lisätty ainetta, jolla on vähemmän elektroneja kuin puolijohteen muilla atomeilla. Kun n- ja p-kerrokset asetetaan vierekkäin, n-kerroksen ylimääräiset elektronit kulkeutuvat p-kerroksen aukkoihin. Tällöin kennoon syntyy sähkökenttä, jossa n-kerroksessa on positiivinen varaus ja p-kerroksessa negatiivinen varaus.
Kun auringonvalo osuu aurinkokennoon ja valon fotonit antavat elektroneille energiaa, elektronit kulkevat p-kerroksesta n-kerrokseen. Elektronien liike synnyttää sähkövirran.
Tutkijoiden tavoitteena on vielä tuplata läpinäkyvän aurinkokennon hyötysuhde ja pidentää sen käyttöikä 10 vuoteen.