Nové solárne články môžu spôsobiť revolúciu v účinnosti výroby energie

Bežné solárne články sú založené na polovodičovej zlúčenine kremíka, ktorá má teoretickú maximálnu účinnosť 29 % pri premene slnečného svetla na elektrickú energiu. No začlenením druhej perovskitovej vrstvy na základnú kremíkovú vrstvu majú solárne články potenciál v blízkej budúcnosti prekročiť túto hranicu účinnosti. Perovskit má rovnakú kryštálovú štruktúru ako minerál oxid titaničito-vápenatý.

Tento vysoko flexibilný materiál sa používa v rôznych aplikáciách vrátane ultrazvukových prístrojov, pamäťových čipov a solárnych článkov na výrobu energie. Nedávne štúdie naznačujú, že perovskit by mohol byť „tajnou prísadou“, ktorá posunie priemysel solárnych článkov na novú úroveň účinnosti výroby energie.

Súčasná technológia solárnych článkov sa rýchlo približuje k maximálnej možnej účinnosti, ale stále nedosahuje úroveň potrebnú na to, aby sa solárna energia stala významným faktorom zmierňujúcim globálne otepľovanie.  Vedci tvrdia, že účinnosť musí prekročiť 30 % a miera inštalácie nových solárnych panelov sa musí zvýšiť desaťnásobne v porovnaní so súčasnou úrovňou. Pridaním vrstvy perovskitu na kremíkovú bázu, ktorá má polovodičové vlastnosti, sa môže zvýšiť množstvo energie zachytenej zo slnečného svetla.

Kremíková vrstva zachytáva elektróny z červeného časti spektra, zatiaľ čo perovskitová vrstva absorbuje modré svetlo. Zlepšená schopnosť absorpcie energie povedie k zníženiu celkovej ceny solárnej energie, čo umožní rýchlejšie zavádzanie a používanie solárnych panelov. Zdá sa, že rok 2023 bude znamenať významný míľnik vo vývoji účinnej technológie kremíkovo-perovskitových solárnych článkov. Nedávne pokroky vo výskume úspešne posunuli účinnosť kremíkovo-perovskitových tandemových článkov nad 30 %.

Táto technológia tak čoskoro môže preukázať svoje rozšírené možnosti v komerčne dostupných produktoch. Stefaan De Wolf, profesor materiálovej vedy a inžinierstva na Univerzite vedy a techniky kráľa Abdulláha v Saudskej Arábii, a jeho tím už dosiahli úroveň účinnosti 33,7 % v kremíkovo-perovskitovom solárnom článku, ale ich práca ešte musí byť publikovaná vo vedeckých časopisoch. Iná skupina pod vedením Steva Albrechta z Helmholtzovho centra pre materiály a energiu v Berlíne nedávno uverejnila štúdiu o tandemovom kremíkovo-perovskitovom článku, ktorý môže dosiahnuť účinnosť premeny energie 32,5 percenta.

Tretia skupina pod vedením Xin Yu China z Federálneho technologického inštitútu vo švajčiarskom Lausanne preukázala účinnosť na úrovni 31,25 percenta. Podľa De Wolfa prekročenie 30-percentnej energetickej hranice vzbudzuje dôveru, že „na trh možno uviesť vysokovýkonné a lacné fotovoltické články“. Kapacita solárnej energie v roku 2022 dosiahla 1,2 TW (terawatt) a do roku 2050 sa musí zvýšiť minimálne na 75 TW, aby sa zmiernili najkatastrofickejšie scenáre vyplývajúce z globálneho otepľovania a skleníkových plynov.

Komerčný priemysel aktívne pracuje na zvyšovaní účinnosti solárnych článkov. Najväčší čínsky výrobca LONGi už v laboratóriu dosiahol účinnosť 33,5 %. Ďalším krokom je zväčšenie veľkosti účinných tandemových článkov s kremíkom a perovskitom z experimentálnych podmienok (1 cm²) na komerčnú úroveň (15 cm²). De Wolf vyjadruje presvedčenie, že tento cieľ onedlho dosiahneme.

Zdroj: techspot.com.