Fotovoltaické panely na principu perovskitů. Co může nová technologie nabídnout?
K recyklaci dnes běžně používaných křemíkových solárních panelů se využívá postup termické, mechanicko-chemické a FRELP recyklace. Bohužel všechny tyto metody mají pořád daleko k tomu, abychom mohli solární panely nazývat zcela udržitelnou variantou. Tato situace se ale má změnit, jelikož vědci přišli s možným řešením. Tím je vytváření solárních panelů z recyklovatelného perovskitu.
Co je to perovskit
Jde o materiál, který se na Zemi vyskytuje v podobě tvrdého minerálu. Perovskit sice v přírodě nenajdeme ve velkém množství, ale například v České republice byste na něj mohli narazit. Stejně tak v některých západních zemích Evropy, ale i na východě v Rusku.
V roce 2009, kdy byla představena první technologie solárních článků s využitím perovskitu, se nedalo mluvit o převratné technologii, jelikož měla účinnost jen kolem 4%. O čtyři roky později se myšlenky chopili vědci z Oxfordské univerzity a podařilo se jim zvýšit účinnost na 15 %. Bohužel šlo stále o téměř poloviční hodnotu, které bylo třeba dosáhnout, aby se dalo mluvit o možnosti srovnání s křemíkovými panely.
Jak se z perovskitu vyrábí solární články
Oproti křemíku nabízí perovskit tu výhodu, že stačí jen jeho slabá vrstva. K nanášení se využívá metoda OSPD, kdy se vrstva nastříká, a následně se provede žíhání. Dále lze nanášet pomocí napařování zvaného VASP, dvojitého napařování, tzv. DSVD, či metody SDM.
Hlavní předností při nanášení perovskitu je jednoduché a levné řešení. Materiál má také vysoký absorpční koeficient, což znamená, že absorbuje celé viditelné sluneční spektrum. Solární články se tak mohou stát mnohem tenčími, levnějšími, účinnějšími, lehkými a hlavně ekologičtějšími.
Zatímco k výrobě běžných křemíkových článků je třeba nákladné laboratorní prostředí, kde je nutné dosáhnout vysokých teplot a vakua, perovskit vyžaduje jen využití chemikálií a je tak mnohem nenáročnější.
|
Zajímavost |
|---|
|
„35 kg peroskvitu dokáže produkovat stejné množství energie jako 7 tun křemíku,“ uvádějí vědci z Ofxord PV. |
Zdroj: https://www.oxfordpv.com/news/oxford-pv-hits-new-world-record-solar-cell
Nejnovější průzkumy a technologie
V roce 2018 předvedla Oxford Photovoltaics ukázkový solární článek, který kombinoval využití křemíku i perovskitu. Účinnost u tohoto zařízení se vyšplhala až ke 26,7 %. Ještě lepšího výsledku dosáhl projekt Apolo vytvořený v laboratoři CEA v roce 2019.
Vývojáři upozorňují hlavně na to, že dosud perovskitové články nebyly přijímány hlavně kvůli snížené životnosti. Ta byla podle nich způsobena použitím levných a nekvalitních materiálů. Tento projekt získal také dotaci z Evropské unie z programu Horizont 2020 a předpokládá se, že články dodávané na trh by měly mít účinnost minimálně 22%.
|
Porovnání technologií fotovoltaických článků |
|
|---|---|
|
Z křemíku (účinnost) |
Z perovskitu (účinnost) |
|
15-20% |
20-29% |
Zdroj: https://www.oxfordpv.com/news/oxford-pv-hits-new-world-record-solar-cell
Přednosti a nedostatky perovskitových článků
Světlo je tvořeno různými vlnovými délkami. Perovskitové články reagují na velmi široké rozmezí světla, a tím se stávají účinnějšími. Tím, že jsou tenčí, nabízejí také větší tvarovou flexibilitu, čímž se stávají lépe použitelnými v architektuře. Jsou také lehké a průhlednější, takže kromě konstrukce nemusí narušovat ani estetickou podobu budovy. Zároveň jsou cenově dostupnější, jelikož při výrobě nejsou tak náročné, jako křemíkové články.
Odpůrci technologie ale upozorňují především na to, že články mohou být toxické kvůli přítomnosti olova.
Uvedení na trh
Už v roce 2020 uvedla na trh perovskitové solární články společnost Saule. Ke konci roku následovala čínská společnost Microquanta Semiconductor, a poté Oxford PV, který potvrdil, že prodej zahájí v polovině roku 2021. V této společnosti působí také profesor Henry Snaith, který obdržel cenu Becquerel za svou práci, která se podrobně zabývala funkcí a sestrojením perovskitových solárních článků.
|
Zajímavost |
|---|
|
Cena Becquerel je udělována osobnostem, které významně přispěly k výzkumu v oblasti vědy, technologie a převážně v odvětví solární energie. Henry Snait svou laboratoř přenesl přímo z Oxfordské univerzity a dal si za cíl vytvořit čistou, udržitelnou a nenákladnou variantu fotovoltaických panelů. |
Oxford PV podle své tiskové zprávy také předpokládá, že by do roku 2050 mohly jejich fotovoltaické články vytvářet až 50% světové elektřiny. S prodáváním článků široké veřejnosti ovšem počítají až v roce 2022. Jejich plány zahrnují také varianty pro obytné střechy.
Rekordních výsledků dosáhli vědci z Oxford PV
„Jsme nadšeni z toho, že naše panely prezentují solární revoluci. Změna klimatu se dramaticky zhoršuje a je potřeba najít nové alternativní formy energie. Máme jasný plán, jak s touto technologií dosáhnout účinnosti až 30%,“ tvrdí technologický ředitel doktor Chris Case.
Zmíněné články již schválila také Mezinárodní elektrotechnická komise. Zatím jde o technologii, kdy je vrstva perovskitu nanesena na křemičitý základ. Ovšem časem vývojáři počítají s tím, že by se křemičitá vrstva mohla odstranit úplně.
