Speciální levné solární články lze díky novému objevu začít hromadně vyrábět

Mezinárodní tým vědců se pochlubil novým objevem v oblasti výroby perovskitových solárních článků, které se vyznačují nízkou cenou oproti křemíkovým článkům. Doposud ale nebyla možná jejich efektivní hromadná výroba, která je nutná pro větší nasazení.

V současné době jsou nejrozšířenější solární články postavené na křemíku, které rovněž dosahují nejvyšší efektivity. Současný laboratorní rekord je už přes 46 %, v reálném prodeji a hromadné výrobě jsou ale zatím modely s efektivitou mírně nad 22 %. I když má křemík velký náskok a popularitu, v oblasti samotné technologie solárních článků má několik nových konkurentů a jedním z nich jsou právě nadějně perovskitové články.

Rychlý vývoj

Pokud jde o technologický rozvoj perovskitových solárních článků, patří mezi nejrychlejší ze všech typů. Zatímco v roce 2009 dosahovala efektivita těchto článků pouze 3,8 %, v roce 2017 už to bylo 22,7 %.

Krystalická struktura jako u perovskitu se vyznačuje tím, že dokáže zachycovat většinu vlnových délek viditelného světla, což umožňuje ve výsledku dosáhnout nižší ceny než u křemíkových článků, které jsou složené z mnoha vrstev a dražších materiálů.

Vylepšení pro hromadnou výrobu

Většina používaných solárních článků funguje na principu, že při dopadu světla na vrchní vrstvu dojde k excitaci elektronů ve vrstvě negativně nabitých materiálů a pohybem elektronů k pozitivně nabité vrstvě děr dojde ke vzniku elektrického proudu.

V případě perovskitových článků se využívá zachycování fotonů ve vrstvě s označením p-i-n (nebo n-i-p), která se nachází mezi pozitivní transportní vrstvou (HTL) a negativně nabitou elektronovou transportní vrstvou (ETL). Mezi těmito vrstvami dochází k relativně chaotickému přesunu elektronů (tvůrci to popisuje jako subatomární forma japonské hry Pachinko, což je takový extrémní pinball). Samotná perovskitová vrstva s krystalickou strukturou pak zajišťuje tento přenos.

I když se perovskitové články komerčně vyrábí, jedná se pouze o menší výrobu. Jedním z problémů je totiž zajištění uniformní vrstvy ETL, která se nachází nad perovskitovou vrstvou. Je totiž důležité, aby docházelo k rovnoměrnému přenosu elektronů v rámci celého článku a tím pádem dosažení co nejvyšší efektivity.

Vědcům se nakonec podařilo problém vyřešit relativně jednoduše – samotnou elektronovou transportní vrstvu nanášejí postřikem, což zajistí rovnoměrné rozložení a navíc rychlou a jednoduchou výrobu. Díky tomu je rovněž možné vyrábět větší články a tím pádem i větší panely.

Tento způsob nanesení vrstvy ETL má také značný vliv na konverzní efektivitu (PCE). Oproti jiným metodám se efektivita zvýšila o 30 % na 17 %.

Nejdůležitější je cena a škálovatelnost

Do budoucna křemíkové solární články možná dostanou silnou konkurenci, která nejspíše nebude tak efektivní, ale přinese nižší cenu, respektive lepší poměr ceny a výkonu. To by mohlo být ideální například na řešení typu solárních tašek, kdy se solárními články pokryje celá střecha domu a podobně.

Naopak tam, kde je málo prostoru, se použijí efektivnější a dražší solární články. I když je spoustu technologií možné vyrábět v laboratoři nebo v menších výrobních linkách, pro skutečný rozmach je nutná efektivní hromadná výroba. A vědci u tohoto vylepšení slibují, že řešení je snadno škálovatelné.

Zdroj: VTM