Przełom w fotowoltaice. Chińczycy dokonali niemożliwego

Zespół chińskich naukowców z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) Chińskiej Akademii Nauk ogłosił znaczący przełom w dziedzinie elastycznych ogniw słonecznych wykorzystujących perowskity. Udało im się opracować elastyczne ogniwo tandemowe o rekordowej wydajności w swojej kategorii i wyjątkowej trwałości mechanicznej. Może to realnie przyspieszyć komercjalizację elastycznej fotowoltaiki nowej generacji.

Perowskity z odpowiednią domieszką

Opracowane przez chińskich badaczy ogniwo jest strukturą tandemową, która łączy w sobie dwie warstwy absorbujące światło: górną wykonaną z perowskitu i dolną z materiału CIGS (selenek miedzi, indu i galu). Wykorzystanie dwóch półprzewodników o różnych przerwach energetycznych pozwala na lepsze wykorzystanie szerszego zakresu widma światła słonecznego w porównaniu do ogniw jednowarstwowych. Dzięki temu uzyskano znacznie większą wydajność od samych ogniw perowskitowych, które dotychczas nie dorównywały nawet klasycznym panelom fotowoltaicznym. Nie tylko Chińczycy pracują nad optymalizacją ogniw perowskitowych, wcześniej informowaliśmy o osiągnięciach naukowców z MIT, ale wygląda na to, że badacze z NIMTE doszli dalej.

Jak wyjaśnia publikacja naukowa pt. „Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells” opublikowana w Nature Energy, innowacja badaczy z NIMTE koncentruje się na interfejsie pomiędzy warstwami perowskitu i CIGS. Powierzchnia CIGS jest zazwyczaj chropowata, co utrudnia osadzenie wysokiej jakości warstwy perowskitu i ogranicza wydajność oraz stabilność elastycznych ogniw tandemowych. Chińskim naukowcom udało się zoptymalizować to połączenie, stosując specjalistyczną, opracowaną przez nich metodę osadzania warstw.

Takiej wydajności perowskity jeszcze nie miały

Dzięki tej optymalizacji osiągnięto imponujące parametry, nieosiągalne dotychczas w technologiach opartych na perowskitach. Elastyczne ogniwo tandemowe perowskit/CIGS uzyskało stabilizowaną wydajność konwersji energii słonecznej na poziomie 24,6%, z wartością certyfikowaną wynoszącą 23,8%. To wynik porównywalny z najlepszymi sztywnymi ogniwami krzemowymi i jeden z najwyższych odnotowanych dla elastycznych cienkowarstwowych ogniw słonecznych, lepszy od wcześniej przez nas opisywanych nowatorskich paneli fotowoltaicznych.

Kluczowym aspektem jest również wyjątkowa trwałość mechaniczna ogniwa. Po poddaniu go 3000 cyklom zginania z promieniem 1 cm, ogniwo zachowało ponad 90% swojej początkowej wydajności. Ta odporność na zginanie była dotychczas znaczącą barierą w rozwoju elastycznej fotowoltaiki opartej na perowskitach.

Zobacz też: Jaki powerbank kupić – najlepszy powerbank dla każdego

Szansa na szeroką komercjalizację

Osiągnięcie to otwiera drzwi do szerokiego zastosowania elastycznych paneli perowskitowych w obszarach, gdzie tradycyjne, sztywne panele są niepraktyczne. Potencjalne aplikacje obejmują integrację z elementami budynków (fasady, dachy), pojazdami (samochody, drony), urządzeniami przenośnymi, a nawet zastosowania w sektorze kosmicznym, gdzie waga i elastyczność mają kluczowe znaczenie. Fakt, że osiągnięcie przeszło przez merytoryczne sito renomowanego Nature Energy, podkreśla wagę dokonanego odkrycia.

Warto jednak pamiętać o polskich korzeniach rewolucji perowskitowej. Choć same perowskity znane są od XIX wieku (oczywiście wówczas nie uświadamiano sobie ich roli w generacji energii), to Polka, Olga Malinkiewicz, odegrała pionierską rolę, opracowując i patentując innowacyjną, niskotemperaturową metodę drukowania ogniw perowskitowych na elastycznych foliach. Jej firma, Saule Technologies, jako jedna z pierwszych na świecie uruchomiła pilotażową linię produkcji tych ogniw i wprowadziła je do wczesnych zastosowań komercyjnych. Mimo tych znaczących osiągnięć w Polsce, globalny wyścig o masową produkcję i dominację na rynku perowskitów zdaje się obecnie prowadzić Państwo Środka, które intensywnie inwestuje w różne technologie perowskitowe, w tym w opisywane tandemowe ogniwa o wysokiej wydajności, co może sprawić, że to właśnie Chiny w dużej mierze skapitalizują potencjał tych przełomowych materiałów.

Źródło: opracowanie własne, Nature Energy, NIMTE. Zdjęcie otwierające: NIMTE

Część odnośników to linki afiliacyjne lub linki do ofert naszych partnerów. Po kliknięciu możesz zapoznać się z ceną i dostępnością wybranego przez nas produktu – nie ponosisz żadnych kosztów, a jednocześnie wspierasz niezależność zespołu redakcyjnego.

Artykuł Przełom w fotowoltaice. Chińczycy dokonali niemożliwego pochodzi z serwisu ANDROID.COM.PL - społeczność entuzjastów technologii.