תאים פוטו – וולטאיים (תאי שמש) אורגניים להפקת חשמל

עקב מחיר ייצורם הגבוה של תאי שמש מסיליקון, מוגבל השימוש בהם.

במידה ותימצא דרך לייצר תאי שמש יעילים, זולים לייצור, גמישים, יוגבר השימוש בהם.

הגורמים עיקריים קובעים את מידת המסחור של תאי שמש:

  • נצילות (יעילות המרת אנרגיית שמש לחשמל).
  • אורך חיים – משך זמן השימוש בתאי השמש לאחר התקנתם.
  • מחיר ייצור תא השמש והתקנתו.
  • מחיר התפעול השוטף.

ההבדל בין תאי שמש מסיליקון, לבין תאי שמש מחומרים אורגניים, הוא העובדה שבתאי שמש אורגניים (OPV = Organic Photo Voltaic), אבן הבניין של התא היא מולקולה ולא אטום.

עקב העובדה שמולקולות הן גדולות, ומסיסות, ניתן ליצור מהן "דיו", (Ink) אותו ניתן ל"הדפיס", כפי שמדפיסים על נייר. זהו תהליך מהיר וזול, שניתן לבצעו בקנה מידה גדול.

מולקולות קשורות ביניהן בקשרים כימיים, המאפשרים שינוי תכונותיהן בקלות רבה.

גם כמות המולקולות האפשריות מאפשרת מציאת מולקולות הבולעות את הקרינה האלקטרומגנטית מהשמש ביעילות רבה. עובדה זו מאפשרת שימוש בתאי שמש בעובי דק עד פי 1,000 מעובי תאי השמש מסיליקון (חיסכון בחומרי גלם). העובי הדק מאפשר גמישות של תאי השמש, וייצורם בגלילים (קלות שינוע).

המגבלות של תאי שמש מחומרים אורגניים:

  • יעילות המרה נמוכה לחשמל – המטענים החשמליים חייבים לנוע במהירות דרך החומר, ללא התאחות (Recombination) עם מטענים מנוגדים. שלא כמו חומר גבישי מחצי מוליך, בו המטענים החשמליים בפס המוליכות נעים בקלות ובמהירות.
  • אורך החיים של תאי השמש האורגניים קצר, מכיוון שהם מגיבים עם חומרים באוויר, ומכיוון שהם מתקלקלים כתוצאה מאור.

בתחילת שנת 2016, הצליחו בגרמניה לייצר תאי שמש מחומרים אורגניים, עם יעילות המרה מאור לחשמל, של מעל 13% ! (חברת Heliatek).