Odolné perovskitové panely zreštartujú solárnu energetiku

Inžinieri z Cornellovej univerzity dosiahli významný prelom v technológii solárnych panelov, keď vyvinuli novú štruktúru pre perovskitové solárne články, ktorá sľubuje nízke výrobné náklady a zvýšenú odolnosť. Perovskit, flexibilný kryštalický materiál, je mimoriadne účinný pri absorpcii slnečného svetla a jeho výroba je podstatne lacnejšia ako pri tradičnom kremíku. Hlavnou prekážkou pre perovskit však bola jeho rýchla degradácia pri vystavení environmentálnym faktorom, ako sú teplo, vlhkosť alebo dlhodobé slnečné žiarenie.  

Tím z Cornellu vyriešil problém degradácie vytvorením jedinečnej štruktúry solárneho článku. Ide o „sendvičovú“ konštrukciu, kde je ochranná dvojrozmerná (2D) perovskitová vrstva umiestnená na trojrozmernej (3D) vrstve, čím sa efektívne vytvára poveternostne odolný „obal“. Do vonkajšej vrstvy bola začlenená stabilnejšia molekula nazývaná formamidínium. Rozhodujúce je, že vedci použili techniku nazývanú „prispôsobenie mriežky“ (lattice matching), aby presne zarovnali molekulárne štruktúry oboch perovskitových vrstiev a zabezpečili tak pevné a stabilné uchytenie.  

Tento inovatívny dizajn priniesol pôsobivé výsledky v laboratórnych testoch. Solárny panel si udržal 95 % svojho pôvodného výkonu po 50 dňoch vystavenia vysokému teplu a intenzívnemu svetlu, čo preukazuje pozoruhodnú odolnosť. Okrem toho dosiahol mieru konverznej účinnosti 25,3 %, čo je porovnateľné s niektorými z najpokročilejších dostupných solárnych technológií, pričom si zachoval výhodu nízkych výrobných nákladov.

Prekonanie problému degradácie predstavuje kľúčový krok, ktorý výrazne urýchľuje komerčné využitie perovskitových solárnych panelov. Riešením tejto základnej prekážky sa uvoľnil plný potenciál perovskitu, ktorý sa tak posúva z laboratórneho sľubného materiálu na reálneho konkurenta na trhu. Výskum, publikovaný v prestížnom časopise Joule, nadväzuje na predchádzajúce snahy o prekonanie problémov s trvanlivosťou perovskitových solárnych článkov.

Hoci dizajn z Cornellu zatiaľ nie je komerčne dostupný, je naplánovaný na terénne testovanie, čo je životne dôležitý krok k jeho implementácii v domácnostiach a podnikoch. Tento štrukturálny inžiniersky prístup, pripomínajúci prírodné „obaly“ alebo ochranné vrstvy, by mohol slúžiť ako vzor pre zlepšenie trvanlivosti iných citlivých, vysokovýkonných materiálov, čím sa otvárajú nové možnosti pre dizajn materiálov. 

Pre majiteľov domov by to mohlo znamenať odolnejšie solárne panely s nižšou údržbou, schopné odolávať extrémnym poveternostným podmienkam, čo by viedlo k značným úsporám na účtoch za energie. Pre mestá a podniky ponúka nákladovo efektívnu cestu k zníženiu závislosti od energeticky náročných sietí a k zníženiu znečistenia ovzdušia. Táto inovácia je v súlade so širším globálnym hnutím smerom k udržateľným energetickým riešeniam, vrátane vývoja solárnych panelov odolných voči hurikánom a panelov z recyklovaných materiálov, ako aj iniciatív na sprístupnenie solárnej energie nedostatočne obsluhovaným komunitám.  

Zdroj: thecooldown.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}