Cenovo prístupnejšia solárna energia je bližšie k realite. Austrálski vedci prvýkrát vyrobili novú generáciu experimentálnych solárnych článkov, ktoré prešli prísnymi testovacími normami Medzinárodnej elektrotechnickej komisie (IEC) týkajúce sa teploty a vlhkosti, informuje Techxplore.

O solárnych článkoch z perovskitu sme tento rok už informovali v tomto článku. Aktuálne sa na trhu zatiaľ nevyskytujú, no tento rok môže byť pre perovskit prelomový. Perovskit je minerál, ktorý tvorí titán a vápnik. Vedci ho síce poznajú od jeho objavenia v pohorí Ural ešte z roku 1839, avšak o jeho fotovoltaických vlastnostiach sa dozvedeli až v polovici 50. rokov 20. storočia.

Zobraziť celú galériu (1)

UNSW

Výhoda perovskitu spočíva najmä v tom, že je pomerne lacný a ľahko sa vyrába, a tak by mohol v budúcnosti nahradiť kremík, ktorý je aktuálne hlavnou zložkou solárnych článkov. Dôležitým krokom smerom ku komerčnej životaschopnosti perovskitových solárnych článkov sú výsledky výskumu publikované vo vedeckom časopise Science.

„Perovskity sú skutočne sľubnou perspektívou pre systémy solárnej energie. Sú veľmi lacné, 500-krát tenšie ako kremík, a preto sú flexibilné a ultraľahké. Majú taktiež vysokú mieru premeny slnečného žiarenia,“ uviedla profesorka Anita Ho-Baillie z University of Sydney.

Za posledných 10 rokov sa pri experimentoch zlepšila výkonnosť perovskitových buniek z nízkych hodnôt na schopnosť konvertovať až 25,2 % energie zo Slnka na elektrickú energiu, čo je síce porovnateľné s hodnotami kremíkových buniek, no ich dosiahnutie trvalo viac ako 40 rokov.

Nechránené perovskitové bunky však nemajú životnosť na takej úrovni ako spomínaný kremík. Vedci však výrazne zlepšili ich tepelnú stabilitu pomocou jednoduchej a pomerne lacnej „prikrývky“ z polymérového skla. Solárne panely sú vďaka Slnku vystavené extrémnemu teplu a vlhkosti.

Experimenty ukázali, že nechránené perovskitové bunky sa tak stanú nestabilnými a uvoľňujú zo svojich štruktúr plyn. Ako uviedla Ho-Baillie, pochopenie tohto procesu, ktorý sa nazýva „odplyňovanie“, je ústrednou súčasťou práce na vývoji tejto technológie a zlepšení jej trvanlivosti.

Výskumný tím použil po prvýkrát plynovú chromatografiu/hmotnostnú spektrometriu (GC/MS) na identifikáciu rozkladu tepelne namáhaných hybridných perovskitov. Použitím tejto metódy zistili, že vrstva lacného polymérneho skla s tlakovým utesnením bola účinná pri potláčaní „odplyňovania“.

Zobraziť celú galériu (1)

Takto vyzerá perovskitový solárny článok od spoločnosti Panasonic. Zdroj: Panasonic

Výsledkom výskumu je teda stabilizovanie perovskitových buniek v drsných testovacích podmienkach Medzinárodnej elektrotechnickej komisie. Bunky nielenže prešli tepelnými testami, ale úspešne zvládli aj náročné požiadavky týkajúce sa vlhkosti.

Tieto testy určujú, či sú solárne články schopné odolať účinkom prevádzkových podmienok tým, že sú vystavované teplotám v rozmedzí -40 až 85 stupňov Celzia pri 85  % vlhkosti.

Perovskitové solárne články teda po prvýkrát splnili normu IEC61215:2016, čo môže prispieť k stabilizácii perovskitových solárnych článkov a priblíženiu dátumu, kedy sa začnú bežne predávať.

Hybrid zameraný na účinnosť

Na druhej strane ale existujú aj výskumy, na ktoré sa zamerali vedci z Univerzity v Kaunase. Tí však použili prístup, ktorý kombinuje perovskit z kremíkom a na základe certifikácie Fraunhofer poskytuje účinnosť na úrovni 29,15 %. Základnou myšlienkou je použitie lacného perovskitu ako prostriedku na rozšírenie drahšieho kremíka.

Podľa vedcov je jeden gram kremíka vhodný len na výrobu solárnych materiálov s plochou niekoľko centimetrov štvorcových.

Ich prístup kombinácie perovskitu a kremíka môže pokryť až 1 000 metrov štvorcových. Z hľadiska nákladov tohto riešenia je zníženie zabezpečené samotným procesom výroby. Tak či onak, zdá sa, že perovskit je v oblasti solárnej energie budúcnosťou, ktorá prispeje aj k samotnej dostupnosti technológie.