Revoluce ve sluneční energii: Perovskitové články pro budoucnost!

Revoluce ve sluneční energii: Perovskitové články pro budoucnost!

Výzkum nových materiálů pro fotovoltaiku nabírá na síle. Nadějné jsou zejména perovskity, které jsou považovány za cenově výhodnou alternativu klasických křemíkových solárních článků. Tato zjištění pocházejí od výzkumníků z Friedrich-Alexander University Erlangen-Norimberg (FAU), kteří intenzivně pracují na toku elektřiny v perovskitových materiálech v Norimberském energetickém kampusu (EnCN). Perovskitové články mají potenciál způsobit revoluci ve sluneční energii.

Perovskitové solární články mají několik výhod. Jejich výroba je levnější ve srovnání s klasickými solárními články, které jsou založeny na energeticky náročných křemíkových polovodičích. Dosahují také vysoké účinnosti přes 26 procent a vykazují vysokou toleranci vůči defektům. Tato vlastnost jim umožňuje zachovat si své optoelektronické vlastnosti i za přítomnosti defektů v krystalové struktuře. Použití olova jako složky v těchto článcích je však také jasnou nevýhodou, protože představuje environmentální a zdravotní rizika.

Výzkum dlouhodobé stability

Ústředním tématem současného výzkumu je dlouhodobá stabilita perovskitových solárních článků. Mezinárodní tým pod vedením prof. Antonia Abateho provedl studii, která zkoumala účinky extrémních teplotních cyklů na tyto materiály. Experimentální část studie zahrnovala teplotní výkyvy mezi -150 °C a +150 °C, které simulovaly chování mikrostruktur a interakce mezi vrstvami buněk v extrémních podmínkách. Výsledky byly nedávno zveřejněny v časopise Nature Reviews Materials.

Vědci zjistili, že tepelné napětí hraje klíčovou roli v degradaci kovových halogenidových perovskitů. Tyto články mohou dosáhnout účinnosti až 27 procent, i když jejich dlouhodobá stabilita při venkovním použití je považována za spornou. Solární moduly by měly v ideálním případě poskytovat stabilní výnosy po dobu alespoň 20 až 30 let, aby byly ekonomicky životaschopné.

Kroky potřebné ke zlepšení

Pro zlepšení stability v reálných podmínkách vyvíjejí výzkumníci FAU kritéria pro toleranci defektů v polovodičových spojích. Výrobní proces perovskitových článků by mohl být optimalizován prostřednictvím zlepšení krystalické kvality a také vhodných vyrovnávacích vrstev. Standardizované testovací protokoly pro stanovení stability během teplotních změn jsou také nezbytné pro lepší pochopení problémů venkovního použití.

Stručně řečeno, výzkum perovskitů nabízí slibnou perspektivu pro levné solární články s dlouhou životností, které lze snadněji přizpůsobit různým aplikacím. Navzdory výzvám, zejména s ohledem na dlouhodobou stabilitu a obsah olova, může být cílený další rozvoj těchto technologií klíčový pro budoucí směřování fotovoltaiky. Výzkumníci FAU pracují na vytváření spolehlivých předpovědí pro materiály šetrné k životnímu prostředí, aby našli dlouhodobá řešení.