Nový rekord v účinnosti solárnych článkov by mohol dramaticky znížiť cenu elektriny

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Nový tandemový solárny článok dosiahol certifikovanú účinnosť 31,1 %.

• Inovatívna "klietková" molekula rieši problém stability perovskitu.

• Technológia kombinuje kremík a perovskit pre maximálny výkon.

Svet fotovoltiky stojí na prahu významnej technologickej zmeny vďaka prelomovému výskumu z Číny. Tím vedcov z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE), ktorý spadá pod Čínsku akadémiu vied, vyvinul nový typ solárneho článku s rekordnou účinnosťou.

Ich tandemový článok, ktorý inovatívne kombinuje tradičný kremík s moderným materiálom perovskitom, dosiahol certifikovanú účinnosť premeny energie 31,1 %. Tento výsledok predstavuje významný kvalitatívny skok oproti súčasným komerčným panelom, ktoré sa zvyčajne pohybujú okolo hranice účinnosti 20 až 22 percent.

Dnešnému globálnemu trhu dominujú kryštalické kremíkové články, ktoré tvoria približne 95 % celosvetovej produkcie. Hoci sú tieto panely spoľahlivé a overené časom, narážajú na svoje teoretické fyzikálne limity účinnosti, ktoré je čoraz ťažšie prekonať.

Perovskitové materiály ponúkajú ľahšiu, flexibilnejšiu a teoreticky výrazne účinnejšiu alternatívu, no dlhodobo trpia vážnymi problémami s nestabilitou. Vplyvom prostredia rýchlo degradujú, čo doteraz bránilo ich masovému nasadeniu.

Čínsky vedecký tím pod vedením profesora Ye Jichuna sa zameral práve na vyriešenie tohto kritického nedostatku. Kľúčom k ich úspechu bola syntéza špeciálnej "klietkovej" molekuly diamónium chloridu. Táto nová multifunkčná molekula slúži ako chemické a fyzikálne spojivo medzi jednotlivými vrstvami solárneho článku.

Vytvára takzvaný feroelektrický efekt, ktorý minimalizuje straty energie na rozhraniach rôznych materiálov. V praxi to znamená, že elektróny uvoľnené slnečným žiarením dokážu prejsť cez štruktúru článku s oveľa menším odporom. To priamo zvyšuje množstvo vyrobenej elektriny z rovnakej plochy panela.

Molekula zároveň funguje ako ochranný štít, ktorý účinne zabraňuje korózii a rozkladu citlivej perovskitovej vrstvy, čím predlžuje životnosť celého zariadenia. Výsledky laboratórnych testov sú sľubné nielen z hľadiska maximálneho výkonu, ale aj z pohľadu dlhodobej trvácnosti.

Samotný perovskitový článok s energetickou medzerou 1,68 eV, upravený touto metódou, dosiahol v testoch účinnosť 22,6 %. Keď ho však vedci integrovali do tandemovej štruktúry spolu s kremíkovým článkom, celková účinnosť systému vyskočila na spomínaných rekordných 31,1 %.

Ešte dôležitejším údajom pre potenciálnu komerčnú aplikáciu je prevádzková stabilita. Testovaný prototyp si zachoval 85,4 % svojho počiatočného výkonu aj po 1 020 hodinách nepretržitej prevádzky.

Tento test prebiehal v podmienkach maximálneho výkonu, čo je pre túto technológiu vynikajúci výsledok naznačujúci priemyselnú využiteľnosť. Nová technológia otvára dvere pre výrobu ultratenkých a vysoko účinných panelov budúcnosti.

Tieto by sa mohli inštalovať nielen na strechy domov, ale napríklad aj priamo na okná budov či do karosérií elektromobilov, keďže sú ľahšie a flexibilnejšie. Využitie širokého energetického pásma perovskitov v kombinácii s osvedčeným kremíkom umožňuje zachytiť oveľa širšie spektrum slnečného žiarenia.

Dokážu spracovať svetlo, ktoré by pre samotný kremík bolo nevyužiteľné. S rastúcim globálnym dopytom po obnoviteľných zdrojoch energie môže práve tento objav urýchliť prechod od fosílnych palív k udržateľnejšej energetickej budúcnosti.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ:

Prekonanie hranice 30 % účinnosti pri zachovaní prevádzkovej stability je považované za "svätý grál" modernej solárnej energetiky. Táto technológia by mohla v najbližších rokoch dramaticky znížiť cenu solárnej elektriny a zmenšiť plochu potrebnú na inštaláciu panelov.

^{Zdroj: thecooldown.com foto: depositphotos.com}