Geniální objev: zázračná látka zvyšuje účinnost solárních panelů o třetinu

Geniální objev: zázračná látka zvyšuje účinnost solárních panelů o třetinu

03. listopadu 2018

Výzkumnice z univerzity v Amsterdamu a Ósace našly důkaz, že efektivnost solárních panelů může být o jednu třetinu vyšší, než je dosavadní hranice. Umožňuje to nově objevená schopnost krystalických látek perovskitů, které už delší čas slibují účinnější panely, ale zatím nebyly uvedeny do výroby.

O zázraku jménem perovskit se v posledních letech píše poměrně často. Jejich využití v solární energetice slibuje zvýšit účinnost panelů, což by ještě více pomohlo prosadit využití energie Slunce. Panely využívající perovskit zatím nejsou na trhu k dostání. Podle zpráv z minulých měsíců je ovšem díky britské firmě Oxford PV a australské Greatcell Solar uvedení perovskitových článků na trh otázkou poměrně krátkého času.

Perovskity jsou skupina látek, které tvoří stejné krystalické struktury jako základní perovskit oxid titaničito-vápenatý. Krystalická struktura perovskitů je schopná zachytit téměř celou viditelnou světelnou část spektra slunečního záření a přetvořit ji v elektrickou energii. Právě to je činí mnohem účinnějšími oproti jiným polovodičům a materiálům dosud užívaným k výrobě fotovoltaických panelů, například křemíkovým substrátům.

Perovskity by měly znamenat průlom ve světě čistých zdrojů nejen kvůli výraznému zvýšení účinnosti. Jejich výhodou by totiž měla být také nízká cena daná snadnější výrobou. Výroba klasických křemíkových solárních panelů je náročná, protože vyžaduje výrobní teplotu přes tisíc stupňů a vakuově uzavřené prostředí. Oproti tomu perovskitové panely je možné vyrobit pomocí jednodušších mokrých chemických postupů v klasickém laboratorním prostředí.

V laboratorních a výzkumných podmínkách dosud platila 33% konverzní účinnost jako limit jednovrstvého článku – v tomto případně křemíkového – popsaný ve výzkumu Shockley–Queisser. Díky výzkumu vědkyní Leyre Gomez a Chris de Weerd se hranice účinnosti fotovoltaických článků, tentokrát perovskitových, posouvá na 44 %.

Výzkum nizozemských expertek je přelomový, protože až dosud se nevědělo, že v perovskitech dochází k procesu označovanému jako násobení nosiče či srážková ionizace. Díky tomuto procesu se účinnost panelu při transformaci dopadajícího slunečního záření na elektřinu může zvýšit až o jednu třetinu dosavadního výkonu. Vědkyně k ověření svého objevu použily tři na sobě nezávislé metody. A všechny potvrzují, že důkazy, které přinesly, jsou přesvědčivé.

Podle výzkumnice de Weerd: „Až dosud nebylo známo, že také v perovskitech dochází k procesu známému jako ‚násobení nosiče‘. Náš objev bude mít na tento materiál budoucnosti velký dopad. Znamená také to, že perovskity se budou moci používat na výrobu vysoce účinných detektorů záření a v budoucnu snad solárních článků.“

Důležité je ale zmínit, že současná průmyslová produkce je výrobě panelů s 33% účinností na hony daleko, natož aby se blížila 44 %. Na světě zatím není nainstalovaný jediný funkční perovskitový solární panel, který by dodával elektřinu do sítě. Otázkou tedy je, proč už se perovskity komerčně nerozšířily, když jsou jejich výrobní náklady o tolik nižší a konverzní účinnost o tolik vyšší? Důvodů je několik: chybějící normy a standardy, kratší životnost panelů a toxicita některých látek, které zatím perovskitové panely obsahují.

Představený výzkum znamená další velký stimul pro investory, jak vyvinout ještě větší úsilí k překonání hlavních překážek, které brání tomu, aby jinak v mnoha ohledech přelomové perovskitové články zaplavily trh.

Zdroje: Science Daily, Nature, Science Mag, Wiki skripta