Francuzi opracowali perowskitowy minipanel fotowoltaiczny
Francuscy naukowcy opracowali elastyczny minipanel fotowoltaiczny wykonany z perowskitu o wysokiej jak na tę technologię sprawności. To kolejny postęp w projekcie o nazwie Apollo, finansowanym z unijnego programu Horyzont 2020.
Naukowcy, którzy zaangażowali się w realizację projektu Apollo, postawili sobie za cel opracowanie składającego się z jednej warstwy, elastycznego modułu fotowoltaicznego wykonanego z perowskitów.
Już przed rokiem realizujący projekt francuski instytut CEA (Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) ogłosił opracowanie elastycznych ogniw fotowoltaicznych o sprawności wynoszącej nawet ponad 19 proc.
Na wykonanych 12 elastycznych ogniwach fotowoltaicznych uzyskano średnią sprawność na poziomie około 18 proc. Sprawność najlepszego ogniwa, w rozmiarze 0,33 cm2, wyniosła 19,2 proc. Jeszcze lepszy wynik zanotowano na warstwie perowskitowej naniesionej na szkło. W tym przypadku na powierzchni 11,2 cm2 uzyskano sprawność 20,3 proc.
Francuzi podkreślali wówczas, że dzięki zastosowaniu nowych rodzajów perowskitów uzyskano korzystne wyniki, jeśli chodzi o degradację ogniw w środowisku naturalnym. W temperaturze 85 st. C i przy wilgotności 85 proc. RH ogniwa wykonane przez francuskich naukowców po 800 godzinach testów zachowały 90 proc. początkowej sprawności.
Teraz instytut CEA przekazał informacje o kolejnych postępach i osiągnięciu stosunkowo wysokiej sprawności, ale już nie wyłącznie na ogniwie, ale na rozbudowanej strukturze tworzącej minimoduł fotowoltaiczny.
Sprawności osiągane na poziomie ogniw pozwoliły na opracowanym przez CEA minimodule uzyskać sprawność sięgającą 18,9 proc. (CEA podaje też wynik ustabilizowanej sprawności na poziomie 18,5 proc.).
Takie efekty zostały osiągnięte na module w rozmiarach 11,6 cm2. Jak oceniają francuscy naukowcy, jest to światowy rekord, jeśli chodzi o perowskitowe, elastyczne moduły fotowoltaiczne posiadające rozmiary powyżej 10 cm2.
CEA
Rekordowa sprawność ogniwa perowskitowego to ponad 25 proc. (rekord naley do naukowców z koreańskiego instytutu UNIST i wynosi 25,7 proc.), jednak udało się ją osiągnąć na ogniwie ponad 10-krotnie mniejszym. Jeszcze wyższe sprawności, bliskie 30 proc., są natomiast osiągane na ogniwach tandemowych – łączących warstwę perowskitu z warstwą krzemu. W tym przypadku rekord sprawności należy do niemieckiego instytutu HZB i wynosi 29,8 proc.
Przewaga perowskitów
Wynik osiągnięty przez CEA nie robi wrażenia, jeśli porównamy go z wynikami osiąganymi przy pomocy powszechnie stosowanej na rynku technologii krystalicznej, która już na poziomie seryjnie wytwarzanych, pełnowymiarowych modułów daje sprawności powyżej 22 proc., a sprawności ogniw krystalicznych są nawet o kilka punktów procentowych wyższe. Jednak trzeba pamiętać, że mamy do czynienia z nadal relatywnie nową technologią, która w dodatku może umożliwić produkcję ultralekkich, elastycznych, a do tego tanich modułów PV – dzięki szybkiemu, prowadzonemu w niskich temperaturach procesowi drukowania warstwy perowskitowej na różnego rodzaju powierzchniach.
To przewaga perowskitów w porównaniu do innych technologii fotowoltaicznych zapewniających elastyczność i małą wagę – ogniw cienkowarstwowych czy organicznych – w przypadku których produkcja wymaga wyższych temperatur i droższych substratów.
W pomieszczeniach nawet 24,5 proc.
Największym problemem w rozwoju perowskitowych ogniw i modułów fotowoltaicznych jest utrzymanie początkowych parametrów sprawności, która do tej pory ulegała szybkiej degradacji w zetknięciu ze zmianami temperatur czy wilgocią.
Francuscy naukowcy z instytutu CEA chwalą się, że oprócz osiągnięcia wyższej sprawności odnotowali postępy także w tym zakresie. Opracowany przez nich minimoduł przeszedł testy, którym poddawane są standardowe moduły wykonane z ogniw krzemowych. Miały one wykazać utrzymanie stabilności modułów w czasie prób trwających 400 i 800 godzin (w zależności od zastosowanej techniki enkapsulacji). W tym czasie moduły pracowały w temperaturze 85 st. C i przy wilgotności (RH) wynoszącej 85 proc.
Oprócz testów mających wykazać efekty pracy modułu w warunkach zewnętrznych uczestnicy projektu Apollo sprawdzają także, jak ich moduły będą się zachowywać, działając wewnątrz pomieszczeń. Za te testy odpowiada uczestniczący w projekcie niemiecki instytut Fraunhofer ISE. Niemieckim naukowcom do tej pory udało się ustalić, że w warunkach natężenia światła wynoszącego 500 lx sprawność minimodułu opracowanego w projekcie Apollo może sięgać nawet 24,5 proc.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
