60. urodziny fotowoltaiki. Perowskity wyznaczą nową erę w jej rozwoju?
{więcej}Za kilka dni fotowoltaika będzie obchodzić 60. urodziny. Symboliczną datę urodzin PV wyznacza pierwsza publiczna prezentacja ogniwa fotowoltaicznego dokonana w dniu 25 kwietnia 1954 r. przez amerykańską firmę Bell Laboratories.
Mimo, że fotowoltaika ma już 60 lat, jej rozwój przyspieszył znacząco dopiero w ostatnich latach. Szybki rozwój rynku PV napędzany przez preferencyjne dopłaty do produkcji zielonej energii w poszczególnych krajach spowodował szybki spadek cen paneli fotowoltaicznych, a także zaowocował pojawieniem się na rynku nowych, efektywniejszych technologii.
Jednak mimo niesamowitego postępu dokonanego przez globalną branżę fotowoltaiczną i mimo osiągnięcia przez PV w pierwszych krajach grid parity – czyli zrównania się kosztu produkcji energii z systemów PV z kosztem energii z sieci – a także mimo intensywnych prac nad nowymi materiałami, które mogą posłużyć do jeszcze tańszej i efektywniejszej produkcji energii – fotowoltaika jest w dalszym ciągu relatywnie drogą technologią wytwarzania energii i w dalszym ciągu bazuje na podstawowym surowcu, czyli krzemie.
Oczywiście możemy się spodziewać, że wraz z dalszym rozwojem branży PV oraz towarzyszącemu mu wzrostowi cen energii fotowoltaika będzie ogrywać coraz ważniejszą rolę w globalnym systemie energetycznym. W ostatnich latach słyszeliśmy o wielu materiałach, które mogą zrewolucjonizować produkcję energii z PV. Każda z nich daje szansę na przełom, jednak komercjalizacja wyników badań naukowców, a także spadek kosztów, który musi wynikać ze wzrostu wolumenów produkcji – to jednak zwykle proces bardzo czasochłonny.
Obecne tempo rozwoju rynku PV sprawia jednak, że aktualna pozostaje obietnica złożona kilka lat temu przez Elona Muska – amerykańskiego miliardera, przedsiębiorcy i jednego z największych wizjonerów naszych czasów, który oznajmił, że za 20 lat większość energii produkowanej na świecie będzie pochodzić ze słońca. Pytanie tylko, jaka technologia nas do tego doprowadzi?
Jeden z najlepszych i najbardziej renomowanych ośrodków badań nad technologiami energii odnawialnej – amerykański federalny National Renewable Energy Laboratory (NREL) obwieścił ostatnio, że przełom w rozwoju fotowoltaiki skutkujący tańszą i bardziej efektywną produkcją energii słonecznej będzie skutkiem zastosowania tzw. perowskitów. Wyniki prac prowadzonych nad perowskitami przez kilka ośrodków badawczych dają nadzieję, że to właśnie one mogą zastąpić krzem jako podstawowy surowiec służący do produkcji ogniw fotowoltaicznych i mogą stać się jeszcze tańszym i efektywniejszym źródłem energii.
Wystarczy powiedzieć, że prowadzone od kilku lat prace nad ogniwami perowskitowymi sprawiły, że w ciągu 4 lat – od 2009 r. – ich średnia sprawność wzrosła z 3,8% do 16% – wyniku potwierdzonego przez grupę naukowców z Korei Płd. Pojawiające się już, ale jeszcze niezweryfikowane badania mówią o jeszcze większej sprawności. Teoretycznie granica to ok. 31%.
Jak dotąd prace NREL nad perowskitami zaowocowały kilkoma raportami, w których podkreśla się wyjątkowe właściwości perowskitów jako materiału służącego do konwersji energii słonecznej. Naukowcy NREL zapowiadają już, że wprowadzenie modyfikacji struktur perowskitów może prowadzić do jeszcze lepszej konwersji.
Dużą zaletą perowskitów w porównaniu do innych surowców stosowanych w badaniach nad PV jest fakt, że można je także produkować. Wykorzystanie perowskitów nie jest więc uzależnione od ich dostępności w przyrodzie i mogą być stosunkowo odporne na wahania kosztów wynikające z gry popytu i podaży. Kolejny plus perowskitów – którego nie ma w przypadku krzemu – to możilwość wykonania z nich elastycznych ogniw. Co więcej, dobranie różnych struktur perowskitów umożliwia absorbcję szerszego spektrum światła. Ogniwa perowskitowe można produkować dużo taniej niż tradycyjne ogniwa krzemowe. Ich produkcja nie jest tak energochłonna i nie wymaga wysokich temperatur.
Joey Luther, naukowiec NREL, zapewnia o ogromnym potencjale perowskitów jako materiału służącego do konwersji energii słonecznej i zapowiada, że prace nad rozwojem technologii fotowoltaicznych z wykorzystaniem perowskitów pójdą teraz w dwóch kierunkach. Część badaczy skupi się na opracowaniu technologii możliwie najbardziej wydajnej – ale bez względu na koszty produkcji, a druga grupa będzie pracować nad optymalizacją stosunku uzysku energii do kosztów.
W pracach nad tą najbardziej obiecującą technologią dla rynku PV jest też polski akcent. Ale – niestety – nie wypracowany przez polską firmę czy uczelnię. Olga Malinkiewicz, polska naukowiec pracująca na Uniwersytecie w Walencii, opracowała innowacyjną metodę pozyskiwania perowskitów, a wyniki jej prac doceniła Komisja Europejska. Polka odebrała niedawno z rąk wiceprzewodniczącego Komisji Europejskiej Neelie Kroes nagrodę w prestiżowym konkursie Photonics21.
gramwzielone.pl
