Revolúcia v solárnej energii: Perovskitové články pre budúcnosť!

Revolúcia v solárnej energii: Perovskitové články pre budúcnosť!

Výskum nových materiálov pre fotovoltaiku naberá na obrátkach. Sľubné sú najmä perovskity, ktoré sú považované za cenovo výhodnú alternatívu klasických kremíkových solárnych článkov. Tieto zistenia pochádzajú od vedcov z Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU), ktorí intenzívne pracujú na toku elektriny v perovskitových materiáloch v Norimberskom energetickom kampuse (EnCN). Perovskitové články majú potenciál priniesť revolúciu v slnečnej energii.

Perovskitové solárne články majú niekoľko výhod. Ich výroba je lacnejšia v porovnaní s klasickými solárnymi článkami, ktorých základom sú energeticky náročné kremíkové polovodiče. Dosahujú tiež vysokú účinnosť nad 26 percent a vykazujú vysokú toleranciu voči defektom. Táto vlastnosť im umožňuje zachovať si svoje optoelektronické vlastnosti aj v prítomnosti defektov v kryštálovej štruktúre. Použitie olova ako zložky v týchto bunkách je však tiež jasnou nevýhodou, pretože predstavuje environmentálne a zdravotné riziká.

Výskum dlhodobej stability

Ústrednou témou súčasného výskumu je dlhodobá stabilita perovskitových solárnych článkov. Medzinárodný tím pod vedením Prof. Antonia Abateho vykonal štúdiu na skúmanie účinkov extrémnych teplotných cyklov na tieto materiály. Experimentálna časť štúdie zahŕňala teplotné variácie medzi -150 °C a +150 °C, ktoré simulovali správanie mikroštruktúr a interakcie medzi vrstvami buniek v extrémnych podmienkach. Výsledky boli nedávno publikované v časopise Nature Reviews Materials.

Vedci zistili, že tepelné napätie hrá kľúčovú úlohu pri degradácii kovových halogenidových perovskitov. Tieto články môžu dosiahnuť účinnosť až 27 percent, aj keď ich dlhodobá stabilita pri vonkajšom použití sa považuje za otáznu. Solárne moduly by mali v ideálnom prípade poskytovať stabilné výnosy aspoň 20 až 30 rokov, aby boli ekonomicky životaschopné.

Kroky potrebné na zlepšenie

S cieľom zlepšiť stabilitu v reálnych podmienkach výskumníci FAU vyvíjajú kritériá tolerancie defektov v polovodičových spojoch. Výrobný proces perovskitových buniek by sa mohol optimalizovať zlepšením kryštalickej kvality, ako aj vhodnými vyrovnávacími vrstvami. Štandardizované testovacie protokoly na určenie stability počas teplotných zmien sú tiež potrebné na lepšie pochopenie problémov vonkajšieho použitia.

Stručne povedané, výskum perovskitov ponúka sľubnú perspektívu pre lacné solárne články s dlhou životnosťou, ktoré možno ľahšie prispôsobiť rôznym aplikáciám. Napriek výzvam, najmä pokiaľ ide o dlhodobú stabilitu a obsah olova, cielený ďalší rozvoj týchto technológií by mohol byť kľúčový pre budúce smerovanie fotovoltiky. Výskumníci FAU pracujú na spoľahlivých predpovediach pre materiály šetrné k životnému prostrediu s cieľom nájsť dlhodobé riešenia.