A hagyományos napelemek lehetnek “nedves típusúak” (oldat alapúak) vagy “száraz típusúak” (fém-oxid félvezetőkből állnak). Ezek közül a száraz típusú napelemek némi előnyt élveznek a nedves típusúakkal szemben: megbízhatóbbak, környezetbarátabbak és költséghatékonyabbak. Ráadásul a fém-oxidok kiválóan alkalmasak az UV-fény hasznosítására. Mindezek ellenére azonban a fém-oxid TPV-kben rejlő lehetőségeket mindeddig nem sikerült teljes mértékben feltárni.

Ezért a Koreai Köztársaságban található Incheon Nemzeti Egyetem kutatói egy fém-oxid alapú TPV eszköz innovatív kialakításával álltak elő. Két átlátszó fém-oxid félvezető közé egy ultravékony szilícium (Si) réteget illesztettek be azzal a céllal, hogy hatékony TPV-eszközt fejlesszenek ki. Ezeket az eredményeket a Nano Energy című szaklapban megjelent tanulmányban tették közzé, amely 2020. augusztus 10-én vált online elérhetővé (a 2020. decemberi számban tervezett végleges publikációt megelőzően). A tanulmányt vezető Joondong Kim professzor így magyarázza: “A célunk az volt, hogy nagy teljesítményt termelő, átlátszó napelemet dolgozzunk ki, mégpedig úgy, hogy a cink-oxid és a nikkel-oxid közé egy ultravékony amorf Si-filmet ágyazunk.”

A Si-filmből álló újszerű kialakításnak három nagy előnye volt. Először is lehetővé tette a hosszabb hullámhosszúságú fény hasznosítását (szemben a csupasz TPV-kkel). Másodszor, hatékony fotongyűjtést eredményezett. Harmadszor, lehetővé tette a töltött részecskék gyorsabb szállítását az elektródákhoz. Ezenkívül a kialakítás potenciálisan még gyenge fényviszonyok mellett is képes áramot termelni (például felhős vagy esős napokon). A tudósok továbbá megerősítették az eszköz áramtermelő képességét azzal, hogy egy ventilátor egyenáramú motorjának működtetésére használták.

A kutatócsoport ezen eredmények alapján optimista, hogy az új TPV-konstrukció valós életben való alkalmazhatósága hamarosan megvalósulhat. Ami a lehetséges alkalmazásokat illeti, azokból rengeteg van, ahogy Kim professzor kifejti: “Reméljük, hogy a TPV-konstrukciónk használatát mindenféle anyagra kiterjeszthetjük, egészen az üvegépületektől kezdve az olyan mobil eszközökig, mint az elektromos autók, okostelefonok és érzékelők”. Nem csak ezt, a csapat izgatottan várja, hogy a következő szintre emeljék a tervezésüket olyan innovatív anyagok felhasználásával, mint a 2D félvezetők, fém-oxidok nanokristályai és szulfid félvezetők. Ahogy Kim professzor zárja: “Kutatásunk alapvető fontosságú a fenntartható zöld jövő szempontjából — különösen a tiszta energiarendszer szén-dioxid-kibocsátás nélküli vagy minimális szénlábnyomú összekapcsolásához.”