Zespół naukowców z Uniwersytetu w Newcastle, we współpracy z międzynarodowym gronem badaczy, opublikował w prestiżowym czasopiśmie Science wyniki swoich badań, które brzmią rewelacyjnie dla rozwoju energii odnawialnej. Zmiana jednego komponentu pozwoliła znacząco poprawić trwałość i sprawność ogniwa.

Nowa droga do stabilności elektronowej

Wyniki badań, opublikowanego 17 kwietnia 2025 roku artykułu, dały odpowiedź na jedno z kluczowych pytań technologii solarnej – jak przezwyciężyć niestabilność przekazu elektronów na styku warstw wewnętrznych ogniwa? Dotychczasowe rozwiązania korzystające z tradycyjnych materiałów tworzą słabe połączenia, a w warunkach pracy fotowoltaiki niestety ulegają z czasem degradacji doprowadzając do spadku wydajności z roku na rok.

Naukowcy zdecydowali się na rozwiązanie tego problemu poprzez stworzenie innowacyjnej soli jonowej CPMAC na bazie węgla C60, czyli cząsteczki fulerenu, którego odkrycie przyniosło nagrodę Nobla. Ta rewolucyjna cząsteczka wciąż znajduje nowe zastosowania. Tworzy jedną z najbardziej symetrycznych struktur – mówiąc obrazowo jest to 60 atomów węgla układających się w kształt piłki nożnej, co przekłada się na wyjątkową trwałość i rzadko spotykane właściwości. Dotychczas wykorzystywana już w medycynie, nanotechnologii oraz produkowania nowych materiałów właśnie. 

,,Efekty przeszły nasze najśmielsze oczekiwania” – powiedziała prof. Marina Freitag, współautorka badania.

Arabscy naukowcy z rekordem wydajności panelu PV. Ten wynik robi wrażenie!

Imponujące wyniki

Stworzony materiał CPMAC wykazuje znacznie silniejsze połączenia wewnątrz ogniwa, zwiększając trzykrotnie jego odporność mechaniczną w porównaniu z obecnie stosowaną technologią. W warunkach laboratoryjnych uzyskana sprawność konwersji (procent energii słonecznej przekształcanej w elektryczną) wynosiła około 26%, a degradacja panelu była mniejsza niż 2% po 2100 godzinach pracy w podwyższonej temperaturze. Dla porównania standardowe panele PV mają sprawność w zakresie 15% – 20%, a podwyższona temperatura może doprowadzić do spadku wydajności o 4%. Warto jednak wziąć pod uwagę, że warunki laboratoryjne nie zawsze w pełni dobrze odwzorowują rzeczywiste warunki eksploatacyjne takich ogniw, gdzie produkty wystawione są na zmienne warunki pogodowe i zanieczyszczenia.

Badania, oprócz stworzenia innowacyjnego stopu, łączyły zaawansowane modelowanie komputerowe, syntezy chemiczne oraz testy mechaniczne i elektryczne. Wszystkie zastosowane metody potwierdziły wyjątkowe właściwości. Ostatecznie testy na większych modułach potwierdziły sprawność na poziomie 23% przy minimalnych spadkach wydajności związanych z wysoką temperaturą. Jedynym problemem przed szerokim zastosowaniem nowego rozwiązania jest konieczność opracowania bardziej wydajnych i opłacalnych metod produkcji.

Siła międzynarodowej współpracy

Niewątpliwy sukces badacze dedykują szerokiej współpracy naukowej. Oprócz Uniwersytetu Newcastle w projekcie udział wzięły jednostki naukowe z Arabii Saudyjskiej, Stanów Zjednoczonych oraz firmy prywatne. W opinii szczęśliwych naukowców, tylko połączenie sił pozwoliło na taki efekt projektu, bowiem wypracowane rozwiązanie byłoby poza zasięgiem dla pojedynczej instytucji.

Już teraz technologią zainteresowały się oraz udzieliły wsparcia w rozwoju między innymi takie podmioty jak: Departament Energii USA, Towarzystwo Królewskie w Londynie, czy UK Research and Innovation – główny organ Wielkiej Brytanii zajmujący się finansowaniem obiecujących badań naukowych. 

Podobnie innowacyjne projekty powstają w Polsce. W 2024 roku opracowanie technologii drukowania cienkich, elastycznych ogniw słonecznych spotkało się z dużym zainteresowaniem i wygrało nagrodę European Inventor Award 2024.

Zobacz także: Blackout w Hiszpanii – nie OZE zawiodło, lecz infrastruktura

Źródła: Newcastle University, Science, 

Fot. Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.