Jak czytamy w serwisie The Guardian, przełomowe okazało się dodanie warstwy perowskitu jako półprzewodnika na warstwę krzemu. Przechwytuje on widmo światła niebieskiego, natomiast krzem czerwonego. Przy większej ilości energii pochłanianej na ogniwo koszt energii słonecznej jest jeszcze niższy. To oczywiście przekłada się na wdrażanie zielonych technologii i utrzymanie kontroli nad globalnym ociepleniem.
Po dekadzie nastąpił przełom
Perowskitowo-krzemowe ogniwa były przedmiotem badań już od około dekady, ale ostatnie ulepszenia sprawiły, że przekroczyły one próg 30% efektywności energetycznej. Naukowcy uważają, że jeśli skalowanie produkcji nowych ogniw przebiegnie bez większych problemów, to mogą one pojawić się na rynku w ciągu kolejnych pięciu lat. Mniej więcej w tym czasie ogniwa zawierające wyłącznie krzem osiągną swoją maksymalną wydajność.
Obecny rekord wydajności krzemowych ogniw słonecznych wynosi 24,5% w ogniwach komercyjnych i 27% w laboratoryjnych.
Jedna z grup, kierowana przez prof. Steve’a Albrechta z Centrum Badań Materiałów i Energii im. Helmholtza w Berlinie, ogłosiła, że udało jej się osiągnąć wydajność do 32,5% dla ogniw perowskitowo-krzemowych. Inna grupa, kierowana przez dr Xin Yu Chin z Federalnego Instytutu Technologii w Lozannie, wykazała wydajność na poziomie 31,25%, a rewolucyjne ogniwa miały duży potencjał pod względem wydajności jak i niskich kosztów produkcji.
Jak powiedział prof. Stefaan De Wolf z Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha w Arabii Saudyjskiej:
„Pokonanie progu 30% daje pewność, że na rynek można wprowadzić wysokowydajne i niedrogie ogniwa fotowoltaiczne”.
W 2022 roku moc energii słonecznej osiągnęła 1,2 TW. Zdaniem prof. Stefaana De Wolfa, aby zapobiec katastrofalnym scenariuszom związanym z globalnym ociepleniem, całkowita moc musi wzrosnąć do około 75 TW do 2050 r.
Miniaturowe ogniwa
Wszystkie wysokowydajne ogniwa perowskitowo-krzemowe o sprawności powyżej 30% są jak dotąd małe – mierzą 1×1 cm. Obecnie naukowcy pracują nad przeskalowaniem ich do rozmiarów komercyjnych komórek, które są kwadratami o boku długości 16 cm.
Skalowanie jest w toku. Brytyjska firma Oxford PV ogłosiła w maju rekordową wydajność 28,6% dla ogniw o rozmiarze komercyjnym. Pochodzą one z tej samej linii produkcyjnej, co konwencjonalne ogniwa krzemowe. Chris Case, dyrektor ds. technologii w Oxford PV, oznajmił:
„Energia słoneczna jest już jedną z najtańszych i najczystszych dostępnych form energii, a nasza technologia sprawi, że będzie ona jeszcze bardziej przystępna”.
Kwestią, która pozostaje do rozwiązania, jest szybkość degradacji ogniw perowskitowo-krzemowych, gdy będą używane w praktyce i w zwykłych warunkach. Kluczem do wyższej wydajności było uporanie się przez naukowców z drobnymi defektami na powierzchni warstwy perowskitu. Defekty te pozwalają niektórym elektronom uwolnionym przez fotony słoneczne płynąć z powrotem do perowskitu, co zmniejsza wydajność ogniwa. Rozwiązaniem było umieszczenie warstwy molekuł organicznych pomiędzy perowskitem a warstwą przewodzącą, przez którą przepływa prąd.
Wskaźnik instalacji energii słonecznej musi wzrosnąć dziesięciokrotnie, aby stawić czoła kryzysowi klimatycznemu. Eksperci jednak są zgodni, że jesteśmy na dobrej drodze do wytworzenia wydajniejszych i nadal ekonomicznych ogniw.
„Ten rok jest rewolucyjny” – tą wypowiedzią prof. Stefaana De Wolfa możemy podsumować osiągnięcia naukowców.
Zobacz także:
Nie tylko ptasia grypa zagraża kotom. Nowe ustalenia
Zaostrza się polityka Watykanu ws. wojny? Wskazanie agresora
Wielkopolska. Drukowanie fałszywych banknotów i zaangażowanie nastolatków
