Perowskity podbijają sprawność ogniwa fotowoltaicznego do niemal 30 proc.
To kolejna w ostatnich dniach świetna wiadomość od naukowców pracujących nad zastosowaniem perowskitów w fotowoltaice. Połączenie tradycyjnej warstwy krystalicznej, z której wykonane są ogniwa stosowane powszechnie na rynku fotowotlaicznym, z dodatkową warstwą perowskitową, dało rekordową sprawność konwersji promieniowania słonecznego w energię elektryczną, zbliżoną do 30 proc.
Naukowcy z niemieckiego instytutu Helmholtz Zentrum Berlin zbudowali tandemowe ogniwo krystaliczno-perowskitowe o sprawności aż 29,15 proc. Taki wynik potwierdził niemiecki instytut Fraunhofer ISE.
Udział w osiągnięciu rekordowego wyniku mieli współpracujący z Helmholtz Zentrum Berlin litewscy naukowcy z uniwersytetu w Kownie.
Wcześniej instytut Helmholtz Zentrum Berlin informował o swoim najlepszym wyniku sprawności ogniwa wykonanego w tej technologii na poziomie 25,2 proc., a berliński ośrodek badawczy jest ponadto autorem obecnego rekordu sprawności tandemowego ogniwa wykonanego z warstwy cienkowarstwowej CIGS i perowskitu, wynoszącego 23,26 proc.
Teraz niemieccy naukowcy zapowiadają opracowanie ogniwa krystaliczno-perowskitowego o sprawności ponad 30 proc., a następnie zbliżenie się do granicy 35 proc.
Rozmiary rekordowego ogniwa opracowanego przez Helmholtz Zentrum Berlin wynoszą jednak tylko 1 cm2 i zostało ono wykonane w warunkach laboratoryjnych, jednak niemieccy naukowcy deklarują gotowość do wytwarzania tego rodzaju ogniw również na większych powierzchniach.
Póki co rekordowa sprawność ogniwa wykonanego wyłącznie z warstwy perowskitowej wynosi już 25,2 proc. i jest efektem prac naukowców z Korei Południowej. Takie wyniki, powyżej 20 proc., udaje się jednak na razie osiągać tylko na bardzo małych powierzchniach ogniw i tylko w warunkach laboratoryjnych.
Coraz głośniej o perowskitach
Wynik prac Helmholtz Zentrum Berlin to kolejna w ostatnich dniach dobra wiadomość jeśli chodzi o rozwój technologii perowskitowej w fotowoltaice.
W ubiegłym tygodniu konsorcjum europejskich instytutów badawczych pracujących nad wykorzystaniem perowskitów w fotowoltaice, Solliance, informowało o satysfakcjonujących efektach testów wytrzymałości ogniw perowskitowych, które dają nadzieję na uporanie się z głównym problemem technologii perowskitowej, czyli szybką degradacją w warunkach naturalnych.
W badaniach przeprowadzonych przez Solliance 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.
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.
Natomiast kilka dni wcześniej o skutecznym przeniesieniu warstwy perowskitowej na większą powierzchnię, bez utraty relatywnie wysokiej sprawności, informował japoński rządowy instytut badawczy NEDO, który zbadał dostarczony przez Panasonica moduł perowskitowy w rozmiarach 30 cm x 30 cm i o grubości zaledwie 2 mm. Jego sprawność wyniosła 16,09 proc.
Linie produkcyjne ruszą jeszcze w 2020
Najbardziej zaawansowana w komercjalizacji technologii tandemowych ogniw fotowoltaicznych łączących tradycyjną warstwę krzemu krystalicznego z warstwą perowskitową jest brytyjska firm Oxford PV.
Spin-off z uniwersytetu oxfordzkiego to jeden z pierwszych i czołowych ośrodków badań nad zastosowaniem perowskitów w fotowoltaice.
Jednak w przeciwieństwie do innych firm i instytutów pracujących nad zastosowaniem perowskitów do produkcji energii, w tym polskiej firmy Saule Technologies, Brytyjczycy zdecydowali się na pracę nie nad ogniwami zawierającymi wyłącznie warstwę perowskitu, ale nad wykorzystaniem go do podniesienia parametrów standardowych, krystalicznych ogniw PV.
Oxford PV przygotowuję się już nawet do uruchomienia produkcji tandemowych ogniw krystaliczno-perowskitowych w fabryce w Brandenburg an der Havel w Niemczech.
Zgodnie z ostatnimi informacjami od Oxford PV z października 2019 roku firma złożyła wówczas zamówienie na maszyny umożliwiające nakładanie na ogniwa wykonane w wysokowydajnej technologii heterojunction dodatkowej warstwy perowskitu, która dodatkowo podniesie sprawność ogniw – i to potencjalnie niewielkim kosztem z uwagi na relatywnie niskie koszty nadruku perowskitu.
Zamówienie zdobyła szwajcarska firma Meyer Burger, która ponadto wcześniej otrzymała od Oxford PV zamówienie na linie do produkcji ogniw we wspomnianej technologii HJT, mające umożliwiać produkcję w skali roku ogniw o łącznej mocy ponad 100 MW.
Produkcja tandemowych ogniw wykonanych z warstwy HJT i perowskitu ma ruszyć Brandenburg an der Havel pod koniec tego roku.
Pod koniec 2018 roku na próbce ogniwa wielkości 1 cm2, wykonanego przez Oxford PV z tradycyjnej warstwy krzemowej, a także warstwy perowskitu, zmierzono rekordową sprawność na poziomie 28 proc. Ponadto ogniwa wyprodukowane przez Oxford PV miały przejść certyfikację zgodnie z protokołem IEC 61215.
Brytyjska firma już obecnie ma produkować w swoim niemieckim zakładzie w Brandenburg an der Havel pierwsze ogniwa w standardowych rozmiarach 156×156 mm dla niewymienionego z nazwy czołowego producenta ogniw i modułów fotowoltaicznych.
W ubiegłym roku Oxford PV pozyskał na rozwój w sumie 65 mln funtów. Wśród inwestorów był m.in. chiński producent elektrowni wiatrowych Goldwind.
Wcześniej, w ciągu kilku lat istnienia, Oxford PV pozyskał od inwestorów fundusze w łącznej wysokości 76 mln funtów. Ponadto pod koniec 2017 r. brytyjska firma pozyskała finansowanie z Europejskiego Banku Inwestycyjnego w wysokości 15 mln euro.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
