Technologický pokrok a zvyšujúci sa záujem o obnoviteľnú energiu fotovoltiku sa neustále podpisuje na väčších a väčších pokrokoch. Najnovšie vedci objavili niečo, čo môže drasticky ovplyvniť celý tento segment. O téme informoval portál SciTechDaily.

Kremík je fajn, ale…

V súčasnosti sa vedci predbiehajú v tom, kto vyvinie efektívnejší typ solárnych panelov. Dnes sú takmer všetky fotovoltické články vyrobené z kremíka. Tieto články sú vcelku efektívne a majú dobrý pomer cena/výkon, no ich výroba je stále nákladná a energeticky náročná.

Kremíkové zároveň panely dosahujú maximálnu účinnosť 22 %, čo znamená, že dokážu premeniť približne jednu pätinu slnečnej energie na elektrickú energiu. Existuje však materiál, ktorý by mohol posunúť účinnosť premeny slnečnej energie na elektrickú do výrazne vyšších čísel.

Perovskit spôsobí revolúciu

V najnovšej štúdii publikovanej v časopise Nature Energy prišiel vedec Michael McGehee z University of Colorado Boulder spolu so svojimi medzinárodnými kolegami na inovatívnu metódu výroby nových fotovoltických článkov – reč je o perovskitových fotovoltických článkoch.

Perovskit je syntetický polovodičový materiál, ktorý má potenciál premeniť podstatne viac slnečnej energie ako kremík a to pri nižších výrobných nákladoch. Vedci testovali perovskitové články naskladaním na kremíkové, aby vytvorili dvojicu solárnych článkov.

Vrstvenie dvoch materiálov, z ktorých každý absorbuje inú časť slnečného spektra, môže podľa nich potenciálne zvýšiť účinnosť panelov o viac ako 50 %.

Vyššia účinnosť realitou

Hlavnou výzvou pri výrobe panelov z perovskitu je proces nanášania polovodiča na sklenené dosky. V súčasnosti musí proces nanášania prebiehať v malom boxe naplnenom nereaktívnym plynom, ako je dusík, aby sa zabránilo reakcii perovskitu s kyslíkom. To totiž znižuje výkon takýchto článkov.

„V štádiu výskumu je to v poriadku. Ale keď začnete natierať veľké kusy skla (pre komerčnú výrobu), je omnoho ťažšie urobiť to v boxe naplnenom dusíkom,“ povedal McGehee. Preto vedci nezaháľali a snažili sa nájsť spôsob, ako zabrániť reakcii so vzduchom.

Zistili, že pridanie dimetylamóniumformiátu (DMAFo) do roztoku perovskitu pred nanášaním na sklo, môže zabrániť oxidácii materiálov. Experimenty neskôr ukázali, že perovskitové články vyrobené s prísadou DMAFo môžu dosiahnuť účinnosť takmer 25 %.

Tam však rozhodne nie je strop perovskitu. Vedecký tím okolo McGeheeho aktívne vyvíja kombinované články, ktoré majú reálnu účinnosť na úrovni 30 %. Tieto články majú rovnakú prevádzkovú životnosť ako kremíkové panely. Tie si po 25 rokoch dokážu udržať aspoň 80 % svojho výkonu, pričom stratia nanajvýš 1 % účinnosti ročne.

Pozitívne vyhliadky do budúcna

Lacnejšia výroba, väčšia efektívnosť a účinnosť článkov môže spôsobiť revolúciu na trhu so solárnymi panelmi. „Stále sme svedkami rýchlej elektrifikácie. Dúfame, že postupom času odstavíme čo najviac uhoľných elektrární a nakoniec sa zbavíme aj elektrární na zemný plyn. Ak veríte, že budeme mať plne obnoviteľnú budúcnosť, potom počítajte s tým, že trh s veternou a solárnou energiou sa zväčší najmenej päť až desaťnásobne v porovnaní so súčasnosťou,“ dodal vedec McGehee.