Vědci zdokonalili perovskitové články

Perovskitové fotovoltaické články patří ke slibným technologiím, které by mohly výrazně změnit přístup k získávání elektřiny ze slunce. Velké naděje na poli perovskitových článků přináší nejnovější vývoj německých vědců, který odstraňuje jednu z hlavních nevýhod perovskitů, a to jejich nestabilitu.

Zdroj: Helmholtz Institute Berlin

Teplota jako velká výzva

Tradiční technologie výroby křemíkových fotovoltaických panelů není ani po 50 letech zdaleka dokonalá. Jednou z nadějných nových technologií solárních článků jsou perovskity.

Na zdokonalení solárních článků na základě perovskitu (sloučenina oxidu titaničito-vápenatého v krystalické formě) intenzivně pracují vědci po celém světě přes deset let. Chtějí docílit co nejúčinnější přeměny sluneční energie na energii elektrickou.

Perovskitové solární panely však do komerčního nasazení potřebují překonat ještě spoustu problémů. Největší problémy perovskitů se týkají životnosti článků, která je výrazně kratší než u běžně používaných křemíkových článků.

Na perovskitové články mají také nepříznivý vliv měnící se teploty a výroba elektřiny ze slunečního světla vyžaduje vysoké teploty. Teploty působící na solární články mohou dosahovat velmi vysokých hodnot, což přímo ovlivňuje životnost a účinnost perovskitových článků.

„Sluneční světlo může fotovoltaický článek zahřát až na 80 stupňů Celsia. Ve tmě se článek okamžitě ochladí na teplotu okolí. To způsobuje vysoké mechanické napětí v tenké vrstvě perovskitových mikrokrystalů, které způsobuje defekty a dokonce lokální fázové přechody, takže tenká vrstva ztrácí svou kvalitu,“ vysvětluje profesor Antonio Abate, který na Helmholtze Institutu v Berlíně koordinuje výzkum v oblasti perovskitových technologií

Nadějný výzkum

Vědecký tým pod vedením profesora Abateho pracuje na odstranění této slabiny perovskitů. Zaměřili se na chemickou úpravu i tenké vrstvy perovskitu. Výsledky jsou uspokojivé.

„Na základě předchozích výsledků jsme optimalizovali strukturu zařízení a parametry procesu a nakonec jsme dosáhli jednoznačného zlepšení pomocí b-poly (1,1-difluorethylenu) nebo zkráceně b-p-V2F,“ dodává Abate.

Molekuly b-pV2F obalují jednotlivé perovskitové mikrokrystaly tenkou vrstvou a zároveň vytváří jakýsi polštář, který chrání článek před termomechanickým namáháním. Nové perovskitové články byly testovány v extrémních podmínkách – byly vystaveny sto cyklům při teplotách mezi -60 a 80 stupni Celsia a 1000 hodin působení světla odpovídajícího slunečnímu záření. To se promítá do provozu po dobu jednoho roku venku.

Celá práce berlínských výzkumníků se promítla do výroby článků s účinností 24,6 %, což je rekord pro p-i-n architekturu.

Nová varianta perovskitového článku si v tomto náročném testu vedla dobře z pohledu účinnosti. Nicméně,  nová technologie z pohledu životnosti ještě zdaleka není na úrovni tradičních křemíkových článků.

Další výzkum

Výzkumníci pod vedením profesora Abateho však věří, že se v příštích letech podaří odstranit další nedostatky této technologie perovskitových článků, aby se její využití mohlo mnohem více rozšířit a zkomercializovat

Vědci se na rozvoj solárních článků na bázi perovskitu soustředí od roku 2000. Posledních dvanáct let probíhá intenzivní a rozsáhlý výzkum.

V roce 2009 byla jejich účinnost kolem tří procent, o osm let později už procent dvacet dva. V současnosti se již účinnost perovskitových článků dostává na úroveň křemíkových článků, která je v současnosti rekordních devětadvacet procent.

Související zprávy

Další zprávy

další články