Naukowcy opracowali sposób na podwyższenie wydajności ogniw perowskitowych

Naukowcy odkryli, że połączenie materiału perowskitowego ze specjalnie obrobioną, przewodzącą warstwą dwutlenku cyny może zwiększyć wydajność ogniwa z 20–22 proc. nawet do 25,2 proc.

Perowskit w połączeniu z dwutlenkiem cyny może posłużyć do zbudowania ogniw o wydajności zbliżonej do tej, którą zapewniają panele krzemowe. Istotną kwestią w potencjalnym wykorzystaniu tego materiału w fotowoltaice pozostaje aspekt praktyczny. – Ogniwa perowskitowe mogą być znacznie lżejsze w porównaniu z krzemowymi – podkreśla Moungi Bawendi z MIT. Mogą też być znacznie tańsze w wytwarzaniu. Opracowana przez naukowców z MIT nowa technologia może zacząć być wykorzystywana w bieżącej produkcji perowskitowych paneli słonecznych, którą planują m.in. Polacy.

– Pokazujemy, że nawet przy pojedynczej aktywnej warstwie perowskitu możemy osiągnąć wydajność zbliżoną do ogniw krzemowych, a także znaleźć się w zasięgu wydajności ogniw zbudowanych w oparciu o arsenek galu. Przy czym obie te technologie istnieją znacznie dłużej niż perowskity – wskazuje dr Jason Yoo z MIT. – Perowskity, przynajmniej na papierze, mogą być znacznie tańszą alternatywą dla tych technologii.

Perowskity są minerałami, z którymi wiązane są ogromne nadzieje w kontekście rozwoju fotowoltaiki. Ich podstawowa zaleta to możliwość zbudowania na nich bardzo cienkich i lekkich ogniw, które można integrować na przykład z fasadą budynku i pokryciem dachu. Dzięki temu, że jest to materiał o dużej elastyczności, można go wykorzystać do tworzenia innowacyjnych źródeł energii, takich jak: markizy, rolety czy żaluzje fotowoltaiczne. Nad wykorzystaniem perowskitów do produkcji ogniw pracowała polska fizyk, Olga Malinkiewicz, założycielka firmy Saule Technologies, która ma zbudować pierwszą na świecie linię produkcyjną ogniw perowskitowych.

Naukowcy z MIT odkryli, że połączenie materiału perowskitowego ze specjalnie obrobioną, przewodzącą warstwą dwutlenku cyny może zwiększyć wydajność ogniwa z 20–22 proc. nawet do 25,2 proc. Choć wydaje się to niewiele, w większej skali może oznaczać ogromne korzyści finansowe.

– Nasze spostrzeżenia opisane w artykule w „Nature” i niektóre z podpowiadanych sztuczek mogą potencjalnie być wdrożone do metod obecnie opracowywanych dla wielkoskalowych ogniw perowskitowych, które są już aktualnie produkowane. Tym samym można zwiększyć ich wydajność – podkreśla Moungi Bawendi, profesor chemii im. Lestera Wolfe’a w Massachusetts Institute of Technology.

Z kolei międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego weszli naukowcy z Pakistanu, Chin i Arabii Saudyjskiej, opracował perowskitowe ogniwo słoneczne o dużej stabilności termicznej. Wykorzystano do tego specjalne nanorurki stworzone z dwutlenku cezu i tytanu. Dzięki temu udało się zwiększyć sprawność konwersji energii o ponad 22 proc.

Według analityków z Data Bridge Market Research światowy rynek ogniw perowskitowych osiągnie do 2027 r. wycenę na poziomie niemal 3,5 mld dol. Średnioroczne tempo wzrostu utrzyma się na poziomie 34 proc. Czynnikiem napędzającym rozwój tego rynku ma być przede wszystkim zwiększone zapotrzebowanie na ogniwa fotowoltaiczne, połączone z oczekiwaniem klientów na elastyczne i lekkie ogniwa. Popyt na rozwiązania z zakresu fotowoltaiki ma być uwarunkowany dążeniami do redukcji zjawiska niskiej emisji i konwersji energetyki na odnawialne źródła energii.