Ogniwa z perowskitu coraz stabilniejsze
Testy modułów fotowoltaicznych wykonanych z perowskitu przez konsorcjum europejskich instytutów badawczych pokazały brak istotnej utraty wydajności w warunkach naturalnych. Szybka degradacja ogniw perowskitowych była dotąd główną barierą uniemożliwiającą komercjalizację tej obiecującej technologii.
Ogniwa perowskitowe, które poddano badaniom, wykonano w ramach europejskiego projektu Solliance, w którym współpracuje około 250 naukowców z czołowych europejskich instytutów badawczych: ECN, imec, TNO, Holst Centre, TU/e, Forschungszentrum Jülich, a także uniwersytetów w Hasselt i Delft. Po stronie biznesowej partnerami Solliance są firmy Nano-C, Solartek, DyeSol i Panasonic.
Naukowcy biorący udział w projekcie poddali moduły wykonane z ogniw perowskitowych trzem różnym testom wytrzymałości. Pierwszy z nich polegał na nasycaniu intensywnym światłem, drugi na jednoczesnej ekspozycji na wilgoć i ciepło, a trzeci był cyklicznym testem termicznym.
Nigdy dotąd na ogniwach czy modułach perowskitowych nie udało się przeprowadzić z sukcesem podobnych testów.
Jak informuje Solliance, przełom przyniosło poddanie ogniw perowskitowych enkapsulacji, co ma pozwolić na zachowanie ich początkowych parametrów w warunkach naturalnych w satysfakcjonującym okresie. Niesie to nadzieję na szybką komercjalizację tej technologii.
Ogniwa perowskitowe to jedna z najbardziej perspektywicznych technologii w fotowoltaice z uwagi na wysoką sprawność. Rekordowe sprawności ogniw perowskitowych osiągano jednak dotąd na bardzo małych próbkach, a wyzwaniem jest przeniesienie wysokich sprawności na ogniwa i moduły o większej powierzchni.
W zestawieniu rekordów ogniw fotowoltaicznych prowadzonym przez amerykański federalny instytut National Renewable Energy Laboratory obecny, najlepszy wynik takiego ogniwa wynosi 25,2 proc. i został ustanowiony przez naukowców z Korei Południowej.
Dla porównania najlepszy wynik ogniwa monokrystalicznego i polikrystalicznego – a więc wykonanych w najpopularniejszych na rynku technologiach fotowoltaicznych, rozwijanych od kilkudziesięciu lat – aktualnie najlepsze wyniki wynoszą odpowiednio 26,1 proc. (Fraunhofer ISE) oraz 22,8 proc. (Canadian Solar).
Ponadto wysoką wydajność technologia perowskitowa łączy z niskim kosztem wytwarzania. Moduły perowskitowe mają dodatkowo tę zaletę, że mogą być elastyczne, ale także półprzezroczyste.
Pozwala to na stosowanie ich na różnorakich powierzchniach, na przykład w oknach, na dachówkach, drogach, ekranach akustycznych czy dachach samochodów, gdzie nadal wyglądają estetycznie. Ponadto półprzezroczyste warstwy perowskitowe można nawet ułożyć na tradycyjnych ogniwach cienkowarstwowych czy krystalicznych, podnosząc ich wydajność do rekordowych wartości.
Grubość warstw perowskitowych może stanowić zaledwie 1/100 grubości tradycyjnych ogniw krystalicznych i można je nanosić za pomocą druku.
Chociaż technologia perowskitowa cieszy się niesłabnącym zainteresowaniem, to istniało wiele wątpliwości co do stabilności modułów, bowiem pierwsze ogniwa, które pojawiły się około 10 lat temu, utrzymywały swoje właściwości tylko przez kilka minut.
Tymczasem w badaniach przeprowadzonych przez Solliance w trakcie testów moduły poddano 1000 godzinom stałego naświetlania światłem imitującym światło słoneczne, 1000 godzinom ekspozycji na 85-procentową wilgotność i 50 cyklom termicznym, podczas których temperatura sięgała od -40 do +85 stopni Celsjusza.
I tak podczas pierwszego testu wydajność modułów wzrastała w ciągu pierwszych 100 godzin, po czym następowała jej stabilizacja. Po drugim teście wydajność modułu perowskitowego została zachowana w 95 proc. w stosunku do swojej początkowej wydajności.
Z kolei w trakcie badań termicznych nie zauważono w ogóle utraty wydajności, co wskazuje na doskonałą stabilność modułów opracowanych przez Solliance i odpowiednią technikę enkapsulacji, która miała zapewnić im wytrzymałość.
Joanna Kędzierska
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
