Piipohjaisten autrinkokennojen hyötysuhteelle on teoreettinen raja, sillä ns. Shockley-Queisserin raja määrittää sen noin 32 prosenttiin. Nyt näyttää, että uudet innovaatiot ovat tuottamassa aurinkosähköä, jossa hyötysuhde olisi täät rajaa korkeampi.
Ensin Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat kertoivat kehittämästään tekniikasta, jonka avulla aurinkosähkön tehokkuudessa päästään merkittävästi tämän rajan yli. Kyse on termovalosähköstä tai TSPV-tekniikasta (thermophotovoltaics). Siinä alustalle tuleva auringon lämpöenergia muutetaan valoksi, joka saadaan hyvin tehokkaasti siepattua aurinkokeräimeen koko näkyvän valon alueella.
MIT:n tutkijoiden Nature Energy -lehdessä julkaistu periaate on yksinkertainen. Sen sijaan että käyttämätön auringonvalo haaskattaisiin lämpöenergiana kennossa, kaikki auringon valo ja energia imeytyy ensin välikomponenttiin, joka koostuu hiilinanoputkista. Energiamäärän ansiosta lämpötila kasvaa niin korkeaksi (noin tuhanteen asteeseen), että pystysuorassa seisova hiilinanoputkirakenne alkaa säteillä lämpöenergiaa.
Koska rakenne koostuu nanofotonikiteistä, se voidaan säätää niin, että alla olevaan kennoon suunnataan juuri haluttuja aallonpituuksia. Ratkaisu parantaa aurinkosähkön tehokuutta merkittävästi.
Tehokkuuden paranemisen lisäksi rakenteella on toinen, hyvin merkittävä ominaisuus. Kun rakenne on lämmennyt riittävän kuumaksi, se säteilee haluttuja valon aallonpituuksia vaikka auringonvalo ei koko aikaa osuisikaan fotonikiteisiin. Laite tuottaa siis aurinkosähköä myös silloin, kun valoa ei ole saatavissa.
Toinen aurinkosähökä uusiin sfääreihin vievä tekniikka on kansainvälisen tutkijaryhmän löydös, jonka mukaan tietyt ferrosähköiset materiaalit voivat muuntaa auringonvaloa sähköenergiaksi jopa 50 prosenttia nykyisiä piipohjaisia aurinkokennoja tehokkaammin.
Asialla ovat Drexelin yliopiston, Venäjän tiedeakatemian, Pennsylvanian yliopiston ja USA:n laivaston tutkimuslaboratorion tutkijat. Kyseinen ihmemateriaali on bariumtitanaatti, joka on yleisesti elektroniikassa eristeenä käytetty perovskiittityyppinen yhdiste.
Drexelin yliopiston mukaan absorboi noin kymmenesosan auringon säteilemästä valoenergiasta, mutta sillä alueella sen hyötysuhden on ennennäkemätön. Tutkijat uskovat, että löydös saattaa johtaa tulevaisuudessa jopa läpinäkymättömien, tehokkaiden aurinkokennojen kehittämiseen.
