Náklady na solárnu energiu neustále klesajú. Najnovšie sa o to môže pričiniť aj materiál známy ako perovskit, ktorý vo vylepšenej forme vedci implementovali do solárnych článkov. Jeho použitie by mohlo opäť výrazne zraziť ceny solárnych článkov.

Portál Cleantechnica upozornil na najnovšie pokusy vedcov, ktorí sa snažia o aplikáciu nových materiálov do solárnych článkov a dosiahnutie ich cenového zvýhodnenia. Jedným zo zaujímavých materiálov v tejto oblasti je takzvaný perovskit. Solárne články s týmto materiálom sa aktuálne na trhu nevyskytujú, no tento rok môže byť pre perovskit prelomový.

Perovskit je v prírode sa vyskytujúci minerál, ktorý tvorí titán a vápnik. Vedci tento materiál poznajú od jeho objavenia v pohorí Ural ešte z roku 1839. Hoci sa objavil už tak dávno, o jeho fotovoltaických vlastnostiach sa vedci dozvedeli ešte len v polovici 50. rokov 20. storočia. Odvtedy sme sa od jeho prírodnej formy dostali až k výrobe syntetickej.

Zobraziť celú galériu (4)

Perovskit v prírodnej forme nájdený v Arkansase, USA. Zdroj: Wikipedia

Jeho výhoda spočíva v tom, že je pomerne lacný a ľahko sa vyrába. Táto nesporná výhoda by mohla v budúcnosti nahradiť kremík, ktorý je aktuálne hlavnou zložkou solárnych článkov. Kremík je síce efektívny, no na druhej strane pomerne drahý. Perovskit má ale jednu veľkú nevýhodu, ktorou je tendencia rozpadu materiálu vo vlhkých podmienkach.

Vedcom sa podarilo odstrániť Achillovu pätu perovskitu

Vedci z Národného laboratória obnoviteľných zdrojov (NREL) ale prišli na to, ako sa s touto nevýhodou popasovať. Jedným z riešení bolo pridanie zmesi grafénu. Ďalším z riešení by podľa vedcov mohlo byť dodatočné pridanie zmesi olova v malých množstvách, ktoré by sa pričinili o zvýšenie účinnosti solárnych článkov na úroveň 25%. Bez olova by účinnosť týchto článkov dosahovala len polovicu.

Problém tohto riešenia však spočíva v tom, že olovo je v životnom prostredí toxické a vo forme, ktorá sa využíva pri skladbe perovskitových článkov, môže dôjsť k jeho úniku a aj rozkladu vo vode. To však platí len pre prípad poškodenia článkov. Tím vedcov z NREL ale prišiel na spôsob, ako toto riziko prakticky eliminovať. Ich riešením je obaliť obe strany článkov trvanlivým filmom absorbujúcim olovo.

Zobraziť celú galériu (4)

a) Obrázok pridania materiálov absorbujúcich olovo (DMDP a EDTMP-PEO filmov) na prednú stranu (sklenenú) a zadnú stranu (kovovú elektródu). b) ilustrácia molekulárnej štruktúry filmov DMDP a EDTMP-PEO. Zdroj: Nature

Svoje poznatky spísali v štúdii publikovanej v žurnále Nature, kde filmom obalené články testovali z hľadiska odolnosti. Jednotlivé články poškodili po oboch stranách, pričom jeden narušili nožom a druhý kladivom. Ochranný film sa pričinil o to, že nedošlo k narušeniu funkcionality a výkonu článku. Následne poškodené články vystavili rôznym tekutinám, pričom zistili, že ochranný film zabránil úniku olova na 96 %.

Prvý na trhu bude Panasonic

Na cestu využitia perovskitu sa vydal aj Panasonic s japonskou organizáciou NEDO. Ich posledný výtvor dokázal priniesť účinnosť týchto článkov na úrovni 16,09 %. Hoci je účinnosť týchto článkov nižšia, túto nevýhodu vynahrádza ich nízka cena a hmotnosť. Vďaka tomu môžu byť články od Panasonicu implementované do prostredí, ktoré boli pre implementovanie kremíkových panelov nepraktické.

Zobraziť celú galériu (4)

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

Jedná sa hlavne o fasády budov či okná. Pri danej cene je tak nižšia účinnosť vyvážená potenciálom pokrytia väčších plôch pri oveľa nižších nákladoch. Hoci táto účinnosť je pre tieto typy článkov pomerne postačujúca, vedci a partneri spoločnosti uvažujú o pozmenení vzorca perovskitu, ktoré by prinieslo ďalšie zlepšenia.

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.

Zobraziť celú galériu (4)

Solárny článok zložený z perovskitu a kremíka. Zdroj: Eike Köhnen/HZB. KTU

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.