Fotovoltaika je v poslední době velmi žhavé téma. Cena elektřiny má bohužel rostoucí tendence a vyhlídky na následující období nejsou příznivé. Nejen cena elektřiny, ale i ekologické hledisko hraje do karet fotovoltaice, jelikož provoz fotovoltaické elektrárny je bezemisní. Fotovoltaika ale sama o sobě má své limity. Je to mimo jiné nižší účinnost, nezanedbatelná velikost a hmotnost. Tyto aspekty by ale mohly být docela efektivně zlepšeny s novou technologií.
Solární články z nového materiálu
Tradiční solární články se vyrábí z křemíku, který je stabilní a má dobrou účinnost, avšak jeho výroba je poměrně nákladná. Kromě toho stanovuje jistá omezení. Lze z něj vyrobit pouze pevné panely, neexistuje tedy, že byste panel mohli umístit na zahnutou plochu. To se ale brzy změní.
Na Imperial College London vědci ve spojení s kolegy z Hongkongu experimentují se solárními články vyrobenými z perovskitu. A výsledky jsou velmi slibné.
Perovskitové články se dočkaly vylepšení
Obrovskou výhodou perovskitových solárních článků je snadná výroba. Dají se vyrábět klasickým sítotiskem, tedy mnohem levněji, než v případě konvenčních solárních panelů. Natisknout se přitom dají i na ohebné pásky, mohla by se jimi potahovat klidně i okna. Háčkem doposud byla nižší účinnost a vyšší poruchovost. Za vysokých teplot a vlhkostí, což je bohužel poměrně běžné prostředí, se zkracovala jejich životnost.
Výzkumníci z City University of Hong Kong ovšem do perovskitových solárních článků začali přidávat další přísady, a tím zlepšili jejich účinnost a stabilitu. Výsledky zveřejnili v časopise Science.
„Křemíkové články jsou účinné, ale drahé, a my naléhavě potřebujeme nová zařízení pro solární energii, abychom urychlili přechod na obnovitelné zdroje energie. Stabilní a účinné perovskitové články by mohly umožnit využití solární energie ve více aplikacích – od napájení v rozvojových zemích po nabíjení nových generací nositelných zařízení,“ popsal profesor Nicholas Long, spoluautor nové myšlenky.
Elektrony perovskitu jsou méně pohyblivé, mají nižší schopnost přecházet z vrstvy, která akumuluje sluneční energii, do vrstvy, která ji mění v elektřinu. Výzkumníci k němu ovšem přidali ferrocen, sloučeninu, jež má ve svém středu železo obklopené uhlíkovými prstenci. Nachází se v ní tedy mnoho elektronů, jež pomáhají energii, kterou zachytí perovskit, přenést do nižších vrstev, kde se mohou měnit na kýžený tok elektřiny. Uhlíkové prstence navíc vylepšují soudružnost perovskitu.
Účinné, levnější a trvanlivější
Při testech, které provedl nejen tým samotný, ale i komerční laboratoře, se prokázalo, že perovskitové články obohacené o ferrocen, mají účinnost 25 %. Pokusy jiných výzkumných týmu zkoumající perovskitové články zaznamenaly účinnost dokonce přes 30 %. Přitom aby současná křemíková technologie dosáhla účinnosti přes 20 %, muselo uběhnout zhruba 60 let vývoje. Perovskitové články toto dokázaly za 5 let vývoje.
Jaká tedy může být budoucnost vývoje tohoto materiálu? Pravděpodobně velmi slibná. Dost možná nás bude čekat zlevnění a zefektivnění této technologie. Sluší se ještě dodat, že nová technologie nabízí lepší stabilitu, při nepřetržitém provozu na maximální výkon si výtečně drží svou počáteční účinnost. Prošly i zkouškami vlhkým teplem (85 °C a relativní vlhkost vzduchu 85 %), splnily mezinárodní normu pro vyspělou fotovoltaiku (IEC61215:2016), jak dokládá studie z časopisu Science.
Vědci si zařízení již patentovali a jejich cílem je, aby se příští rok dostalo na trh. Mezitím se chystají s ferrocenem dále experimentovat za účelem ještě vyššího vylepšení stability a výkonu zařízení.
