Świetlana przyszłość ogniw fotowoltaicznych

Nowoczesne, nieorganiczne perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne mają rozwiązać trzy problemy techniki solarnej: wydajność, stabilność i koszt. Wykorzystanie ogromnej ilości dostępnej energii słonecznej jest kluczowym aspektem zrównoważonej gospodarki energetycznej. Obecnie większość systemów PV wykonuje się z krzemu, ale materiał ten jest drogi. Naukowcy pracują nad tańszymi technologiami, takimi jak perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne.

Fotowoltaika od Columbus Energy

Perowskity – grupa materiałów o takiej samej strukturze jak minerał perowskit – doskonale nadają się do wykorzystania jako warstwy aktywne w ogniwach PV. Z jednej strony doskonale absorbują promieniowanie słoneczne, a z drugiej są tańsze niż krzem. Proces produkcji tego rodzaju ogniw jest relatywnie prosty i nie wymaga skomplikowanej aparatury – perowskity nanosi się na substrat rozpuszczone np. w związkach organicznych. Po odparowaniu rozpuszczalnika warstwa jest gotowa.

ogniwo fotowoltaiczne
Okinawa Institute of Science and Technology

Ogniwa fotowoltaiczne oparte o perowskity mogą zrewolucjonizować energetykę solarną, ale obecnie mają szereg wad, które utrudniają ich komercjalizację: są niestabilne i szybko niszczą się po wystawieniu na powietrze lub ciepło.

Zespół kierowany przez profesora Yabinga Qi na Uniwersytecie w Okinawie opracował alternatywny perowskitowi materiał, który jest stabilny i tani w produkcji. Charakteryzuje go szereg cech. Między innymi jest w pełni nieorganiczny, co eliminuje problem stabilności cieplnej. „Po ponad 300 godzinach ekspozycji na światło własności ogniwa nie zmieniły się w ogóle”, komentuje dr Zonghao Liu, współautor badań.

Nadal pozostaje wiele wyzwań, które pokonać muszą ogniwa perowskitowe, by udało się je skomercjalizować – na przykład trwałość. Obecnie takie ogniwo może pracować 1-2 lat, a krzemowe ponad 20 lat.

Qi i jego współpracownicy zamierzają kontynuować swoją pracę w zakresie zwiększania wydajności i wytrzymałości ogniw PV. Rozwój w tym zakresie jest bardzo szybki – pierwsze ogniwo perowskitowe zaprezentowano zaledwie w 2009 roku, więc przyszłość dla tej technologii jest bardzo świetlana.