Prelom v solárnej energii: nové panely sú lacné, stabilné a netoxické
Solárna energia už roky predstavuje prísľub čistej a udržateľnej budúcnosti, no jej masovému rozšíreniu bránia technologické limity. Tradičné kremíkové panely, hoci sú spoľahlivé, narážajú na hranice svojej efektivity. Preto vedci po celom svete s nádejou hľadeli na perovskity – novú generáciu materiálov, ktoré sľubovali revolúciu vo fotovoltike.
Perovskitové solárne články v laboratórnych podmienkach dosahovali rekordnú účinnosť a ich výroba bola potenciálne oveľa lacnejšia ako pri kremíku. Tento technologický zázrak však mal svoje temné tajomstvo. Najbežnejší typ, perovskity na báze halogenidu olova, trpel dvoma fatálnymi chybami: bol extrémne nestabilný v reálnych podmienkach a obsahoval vysoko toxické olovo.
Predstava solárnych panelov, ktoré by sa po niekoľkých rokoch rozpadli a uvoľňovali do životného prostredia jedovatý ťažký kov, bola pre komerčné využitie neprípustná. Tento problém predstavoval zásadnú prekážku, ktorá bránila perovskitom naplniť svoj potenciál. Až doteraz. Tím výskumníkov prišiel s prelomovým riešením, ktoré sa označuje za „svätý grál“ solárnej technológie.
Namiesto nestabilných halogenidov a toxického olova použili úplne novú triedu materiálov – chalkogenidové perovskity. Táto zmena v chemickom zložení priniesla presne to, v čo vedci dúfali. Chalkogenidové perovskity, ktoré využívajú prvky ako síra, selén, zirkónium a stroncium, sú prirodzene oveľa stabilnejšie a odolnejšie voči vlhkosti a teplu. A čo je najdôležitejšie, neobsahujú žiadne olovo, čím sa eliminuje najväčšie ekologické riziko.
Tento objav by sám o sebe bol obrovským úspechom. Najväčším prekvapením však bolo zistenie, že táto nová, bezpečnejšia a stabilnejšia verzia perovskitov môže byť dokonca ešte účinnejšia ako jej toxický predchodca. Pomocou rozsiahlych počítačových simulácií, v ktorých testovali viac ako 1600 rôznych konfigurácií, vedci zistili, že chalkogenidové články môžu dosiahnuť „významné zvýšenie výkonu“.
Tento objav prelomil klasický technologický kompromis, kde sa bezpečnosť alebo stabilita zvyčajne dosahuje na úkor výkonu. Tento prelom otvára dvere k budúcnosti, v ktorej budú solárne panely nielen výkonnejšie, ale aj lacnejšie, bezpečnejšie a ekologickejšie. Využitie bežne dostupných a netoxických materiálov by mohlo dramaticky znížiť výrobné náklady a sprístupniť solárnu energiu pre oveľa širší okruh ľudí a aplikácií.
Predstavuje to jasnú a sľubnú cestu k masovej výrobe solárnych článkov novej generácie. Hoci sú tieto výsledky zatiaľ založené na teoretických modeloch a simuláciách, poskytujú vedcom a inžinierom presný plán, ako postupovať ďalej. Ak sa podarí tieto zistenia preniesť do praxe, mohlo by to znamenať definitívny koniec kompromisov v solárnej energii.
Zdroj: thecooldown.com.
Zdroj Foto: depositphotos.com.
