Výzkumníci spojili dvě solární technologie, aby překonali slabiny perovskitů, a to se osvědčilo. Tým výzkumníků z Princetonské univerzity ve Spojených státech a King Abdullaha University of Science and Technology (KAUST) v Saúdské Arábii úspěšně spojil dva druhy technologií s cílem dosáhnout zlepšené stability a účinnosti přeměny sluneční energie na elektrickou, jak informoval web Interesting Engineering.
V současnosti konvenčně používané fotovoltaické panely jsou vyrobeny z křemíku a právě tento typ panelů byl hlavním prvkem přechodu k solární energii po mnoho let. I přes léta usilovného vývoje ale vědci nebyli schopni zvýšit účinnost přeměny energie těchto panelů, což je jistou překážkou pro ještě větší zlevnění této technologie a výraznější rozšíření.
V posledních letech se „nový“ materiál zvaný perovskit dostal do popředí zájmu, protože úspěšně překonal 30% hranici efektivity přeměny sluneční energie na energii elektrickou, kterou vidíme u konvenčních solárních článků. Avšak perovskitová technologie je stále omezena na laboratoře.
Problémy s perovskity
Perovskitové solární články dosud neprokázaly svůj potenciál v praxi kvůli problémům s jejich výrobou a nasazením. Tyto solární články jsou náchylné k poškození vlivem náhlé změny napětí a to je jejich hlavní nevýhodou. I stín od větví stromu může vést k náhlému poklesu napětí při výrobě energie, což může zničit celý modul článků. I když je výroba perovskitových solárních článků poměrně levná, jejich slabiny byly až doposud příliš velkým problémem pro jejich masivní rozšíření.
Spojení dvou technologií
Spolupráce mezi výzkumníky z Princetonské univerzity a KAUST předpokládala, že tandemové spojení solární článků odlišné technologie by mohla přispět ke zlepšení vlastností celku.
Pro otestování své hypotézy tým postavil tři řetězce solárních článků (tzv. stringy). Jeden obsahoval pouze solární články z křemíku, druhý obsahoval pouze perovskity. Zároveň třetí sestával z tandemových solárních článků, vyrobených kombinací článků z křemíku a perovskitu, propojených v sérii s oběma technologiemi.
Výzkumníci pak zatemnili jeden z článků v řetězci, aby simulovali podmínky částečného zastínění, kterým obyčejně bývají panely vystavovány během své dlouhé životnosti. Typicky by zde selhávaly perovskitové články, protože osvětlené články nadále generují elektrický náboj a nutí ho proudit skrz neaktivní článek, který z důvodu stínu energii negeneruje.
Jak bylo očekáváno, výzkumníci zaznamenali výrazné zhoršení výkonu perovskitů, zatímco křemíkové články byly téměř nedotčeny. Tandemové články ale poměrně překvapivě ukázaly zajímavé výsledky, protože byly tak odolné jako pouze křemíkové články.
„Když spojíte dva různé materiály, abyste vytvořili konečný produkt, obvykle je nejslabším článek ten, který určuje celkovou pevnost řetězce,“ řekl Stefaan De Wolf, profesor materiálové vědy a inženýrství na KAUST. „Ale v tomto případě je to ve skutečnosti silnější složka, která chránila slabší.“
Výzkum ukázal, že částečné zastínění – velký problém pro solární články pouze z perovskitu – není problémem pro tandemové články, i když jsou propojeny v sérii. To také otevírá cestu k komerčnímu rozšíření technologie společně s křemíkovými solárními články, jejichž výrobní ekosystém již existuje.
