Perovskit se dostává do popředí zájmu všech vědců. Je to materiál, který nabízí vlastnosti u standardních materiálů nevídané. Přitom náklady na jeho výrobu by mohly být nižší než u klasických křemíkových materiálů. Kombinace perovskitu a křemíku pak vykazuje opravdu zajímavé výsledky.

Účinnost solárních článků

Navzdory významnému technologickému pokroku zůstává křemík základním komponentem většiny komerčních solárních článků. Nicméně účinnost křemíku v solárních článcích dosáhla již fyzikálních limitů, což zanechává jen málo prostoru pro další zlepšení bez zásadní změny používané technologie. Perovskit pak představuje slibné řešení přinášející transformační změnu. Solární články s tímto pozoruhodným materiálem postupně zvyšují svou účinnost v posledních letech.

Zdroj: Youtube

Nejnovějším úspěchem je stanovení nového světového rekordu v účinnosti tandemových solárních článků. Tento pozoruhodný úspěch dosáhl výzkumný tým na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) v Saúdské Arábii.

Spolupráce perovskitu se svým konkurentem, křemíkem, přináší ještě lepší výsledky. Inženýři z KAUSTu získali titul držitelů světového rekordu v účinnosti tandemových solárních článků. Jejich křemíkovo-perovskitový článek dosahuje účinnosti 33,2 procenta při běžném slunečním záření. Pro srovnání – dnes prodávané fotovoltaické panely běžně dosahují 20-22% účinnosti.

Rekord byl nezávisle ověřen na European Solar Test Installation a oficiálně uznán v tabulce Best Research-cell Efficiency Chart spravované National Renewable Energy Laboratory (NREL) ve Spojených státech.

Jen malý, ale trvalý posun

Tento úspěch představuje zlepšení o 0,7 procenta oproti předchozímu rekordu, který držel tým z Helmholtz Zentrum Berlin, německého výzkumného centra, a byl dosažen teprve v prosinci loňského roku. Je zajímavé poznamenat, že hranice 30 procent těchto článků byla překonána teprve před dvěma lety. Rekordy v účinnosti tandemových solárních článků se neuvěřitelnou rychlostí dále překonávají.

Tým z KAUSTu zatím nezveřejnil konkrétní zlepšení, která vedla k rekordní účinnosti jejich tandemového solárního článku. Taková vylepšení obvykle vycházejí z optimalizace materiálů, výrobních procesů, struktury solárního článku nebo celkového designu. Vývoj této průlomové technologie stále pokračuje a odborníci z KAUSTu se v současnosti zaměřují na přechod prototypu na průmyslovou výrobu článků o velikosti přesahující 240 čtverečních centimetrů.

Problém perovskitu vyřešen

Jediný problém, který vědci z KAUSTu nevyřešili, je degradace perovskitu při vystavení klasickému počasí. Rychlé ničení krystalické mřížky ale vyřešil někdo úplně jiný, a to hned za měsíc po oznámení objevu. Firma XlynX vyrobila speciální lepidlo BondLynx, které mělo mít úplně jiný účel. Ale vykázalo docela zajímavé hodnoty průchodu solárním zářením a také velkou odolnost povětrnostním podmínkám. A tak vědci nanesli na perovskit toto lepidlo v molekulární tloušťce.

Tým ošetřil perovskitové solární články pomocí lepidla BondLynx a poté je vystavil dlouhodobému teplu a světlu, aby zjistil, jak dobře si vedou ve srovnání se solárními články, které nebyly ošetřeny. Solární články začínaly s účinností 24 % a po 1 000 hodinách nepřetržitého vystavení simulovanému slunečnímu záření si udržely téměř 99 % této hodnoty. Pro srovnání, neošetřené solární články ztratily 35 % své původní účinnosti za stejných podmínek ve stejném časovém rámci. Výsledky pak firma prezentovala v recenzovaném časopise Joule.

Ještě výš

Pokud se budete zajímat o rekordy v oblasti solárních článků, možná narazíte na číslo 47 % nebo 39,5 %. Obě jsou pravdivá a reálná. Jenže proti výše uvedenému rekordu mají několik výjimek. Číslo 47 % platí pro na zemi nereálnou vysokou koncentraci slunečního záření, nižší číslo pak pochází z National Renewable Energy Laboratory (NREL). Tam vytvořili laboratorní materiál, který po ozáření v reálných podmínkách vykázal tyto hodnoty. Ovšem šlo o vyloženě laboratorní materiál s kvantovými jámami, takže na rozdíl od tandemových perovskitových článků je k výrobě ještě extrémně daleko.

Zdroj: KAUST, NREL, NewAtlas, Joule