Jednoduchá zmena chemikálie umožní výrobu účinnejších a stabilnejších solárnych článkov
Tandemové solárne články na báze perovskitu (TSC) predstavujú budúcnosť fotovoltiky vďaka ich teoretickému potenciálu dosiahnuť extrémne vysokú účinnosť. Tieto články využívajú dve vrstvy perovskitu na zachytenie širšieho spektra slnečného žiarenia: vrchná vrstva absorbuje vysokoenergetické fotóny, zatiaľ čo spodná vrstva zachytáva tie s nižšou energiou.
Napriek sľubným laboratórnym výsledkom bránila ich komerčnému využitiu jedna zásadná prekážka – nízka dlhodobá stabilita a rýchla degradácia. Vedci teraz ohlásili prelom, ktorý túto kľúčovú slabinu elegantne rieši a posúva túto technológiu oveľa bližšie k reálnemu nasadeniu. Tím výskumníkov z Čínskej akadémie vied sa zameral na detailné preskúmanie príčiny nestability a odhalil prekvapivého vinníka.
Problém sa nachádzal v rozhraní medzi vrstvou oxidu nikelnatého (NiOx), ktorá slúži na odvod dier, a ďalšími vrstvami článku. Na spojenie týchto vrstiev sa používajú takzvané samoorganizujúce sa monovrstvy (SAM), ktoré sú ukotvené pomocou molekúl kyseliny fosforečnej. Výskumníci zistili, že táto silná kyselina postupne korodovala citlivú vrstvu NiOx, čím v nej vytvárala defekty, ktoré dramaticky znižovali účinnosť aj životnosť celého solárneho článku.
Riešenie, s ktorým prišli, je rovnako jednoduché ako geniálne: nahradili agresívnu kyselinu fosforečnú oveľa jemnejšou a menej kyslou kyselinou boritou. Ukázalo sa, že kyselina boritá nielenže nespôsobuje koróziu vrstvy NiOx, ale naopak, vytvára s ňou silnejšiu a rovnomernejšiu väzbu. Tento nový typ chemickej väzby zabraňuje zhlukovaniu molekúl na povrchu a vytvára takmer dokonalé, bezdefektné rozhranie.
Tento objav je ukážkou toho, že budúcnosť pokročilých materiálov často nespočíva v objavovaní nových „zázračných“ látok, ale v precíznom chemickom inžinierstve rozhraní medzi už existujúcimi materiálmi. Výsledky tohto vylepšenia sú ohromujúce a prekonali všetky doterajšie rekordy.
Nový tandemový solárny článok dosiahol certifikovanú účinnosť premeny energie (PCE) na úrovni 28,5 %, čo je jedna z najvyšších hodnôt, aká kedy bola pre tento typ článku zaznamenaná. Pre porovnanie, najúčinnejšie komerčne dostupné domáce solárne panely v roku 2025 dosahujú účinnosť v rozmedzí 22,6 % až 24,1 %. Ešte dôležitejší je však pokrok v oblasti stability.
Zapuzdrený solárny článok si po 500 hodinách nepretržitej prevádzky pri plnom výkone pod simulovaným slnečným žiarením zachoval 90 % svojej počiatočnej účinnosti. Tento výsledok je monumentálny, pretože po prvýkrát sa podarilo jedným chemickým zásahom vyriešiť problém stability a zároveň odomknúť ešte vyššiu účinnosť.
Tento prelom v prekonávaní kompromisu medzi účinnosťou a stabilitou, ktorý dlhé roky brzdil výskum perovskitov, ukazuje jasnú cestu k technológii, ktorá je nielen extrémne účinná, ale aj dostatočne odolná pre komerčné využitie. Vďaka tomu, že obe vrstvy článku sa spracovávajú pri nízkych teplotách, je táto technológia vhodná aj pre výrobu ľahkých, flexibilných modulov a pre masovú výrobu metódou roll-to-roll.
Zdroj: thecooldown.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
