Unohda pii. Tämä materiaali voi muuttaa aurinkoenergiaa

Oxford, Iso-Britannia(CNN Business) Aurinkoenergia on valmistautumassa suurimpaan muutokseen yli puoleen vuosisataan.

Perovskiiteiksi kutsuttua materiaaliryhmää käytetään seuraavan sukupolven aurinkopaneelien luomiseen, jotka voisivat lopulta olla kaksi kertaa tehokkaampia kuin nykyiset mallit ja tarpeeksi joustavia kietoutuakseen kokonaisten rakennusten ympärille.

Ensimmäinen aurinkokenno, jolla pystyttiin syöttämään virtaa jokapäiväisiin sähkölaitteisiin, valmistettiin 1950-luvulla Bell Labsissa New Jerseyssä. Silloin piipohjaiset paneelit olivat valtavan kalliita, ja ne muuttivat vain 6 prosenttia auringonvalosta sähköksi.

Sen jälkeen kustannukset ovat laskeneet dramaattisesti, ja nykyiset piiaurinkokennot pystyvät muuttamaan jopa 22 prosenttia auringonvalosta sähköksi. Mutta niiden hyötysuhde on lähes maksimissaan. Nyt perovskiitit tarjoavat mahdollisuuden tehon dramaattiseen kasvuun, ja ne voivat lopulta korvata piin kokonaan.

Oxfordin yliopistosta irtautuneen Oxford PV:n tutkijat tekivät suuren läpimurron vuonna 2018. Pinnoittamalla piitä perovskiitilla he saavuttivat 28 prosentin hyötysuhteen. Yritys uskoo, että se voi lopulta saavuttaa 40 prosenttia tai enemmänkin.

Parannettu aurinkokennojen hyötysuhde mahdollistaa sen, että laitokset pystyvät pumppaamaan enemmän tehoa pienemmällä määrällä paneeleja, mikä alentaa kustannuksia ja vähentää niiden käyttämiseen tarvittavaa maa-aluetta, työvoimaa ja laitteita.

”Jos haluamme, että kaikki uusi sähköntuotanto on aurinkosähköä, meidän on jatkettava hinnan alentamista”, Oxfordin yliopiston fysiikan professori ja Oxford PV:n toinen perustaja Henry Snaith sanoo CNN Businessille. ”Yksi tapa tehdä se on pitää moduulin hyötysuhde tai teho korkeammalla, ja tässä perovskiitit todella tulevat kuvaan mukaan.”

Aurinkopotentiaali

Perovskiitti löydettiin vuonna 1839. Oxford PV käyttää synteettistä versiota, joka on valmistettu edullisista materiaaleista, joita on runsaasti maankuoressa, kun taas muut yritykset käyttävät alkuperäisen mineraalin muunnelmia, joita kutsutaan yhteisnimellä perovskiitit.

Aurinkoenergian hyötysuhteen parantamisen lisäksi ne toimivat piitä paremmin varjossa, pilvisinä päivinä tai jopa sisätiloissa. Perovskiitit voidaan tulostaa mustesuihkutulostimella, ja ne voivat olla yhtä ohuita kuin tapetti.

Vasemmalla ja Christopher Case brittiläisestä Oxford PV -yrityksestä, joka työskentelee perovskiitin avulla aurinkoenergian tuottamiseksi. Case sanoo, että materiaali on ”merkittävin kehitysaskel aurinkosähkötekniikassa 65 vuoteen”.

Putki Oxford PV:n perovskiittimateriaalia, joka syntetisoidaan materiaaleista, joita on runsaasti maankuoressa.

Koska perovskiittiaurinkokennot toimivat piitä paremmin hämärässä, puolalainen Saule Technologies sanoo, että puoliksi läpinäkyviä kennoja voitaisiin verhota rakennuksiin rakennetuilla alueilla, kuten tässä renderöinnissä.

Saule Technologiesin tiimi erittäin joustavan perovskiittimateriaalin kanssa.

Teknologian kehittyessä perovskiittia voitaisiin tulostaa joustaville rullille ja kietoa rakennusten ympärille.

Saule ennustaa, että perovskiittiaurinkokennot voitaisiin lopulta integroida katukalusteisiin, joissa ne voisivat antaa virtaa katuvaloille ja ladata elektronisia laitteita.

Saule Technologies käyttää perovskiittiaurinkokennojensa valmistukseen mustesuihkutulostinta.

Keveytensä ansiosta ne voidaan asentaa katoille helpommin kuin piipaneelit.

Kalifornialainen Swift Solar pyrkii sisällyttämään perovskiittimateriaalinsa tämän renderöinnin kaltaisiin asfalttipaanuihin, joita käytetään kattamiseen.

Se sanoo, että perovskiittiteknologia voitaisiin lopulta sisällyttää autoihin ja lentokoneisiin.

Oxfordin aurinkovoimalaitoksessa toivotaan, että perovskiitti korvaa lopulta piin kokonaan.

”Tulevina vuosikymmeninä täysin perovskiittiset aurinkopinnoitteet lupaavat nostaa hyötysuhteita entisestään, vähentää aurinkolaitteiden painoa ja kuljetuskustannuksia”, sanoo energia-asiantuntija Varun Sivaram, joka on kirjoittanut kirjan ”Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet”, joka työskenteli Snaithin kanssa opiskellessaan Oxfordissa.

Sivaram sanoo, että teknologian kehittyessä perovskiittia voitaisiin ruiskuttaa tai rullata joustaville pinnoille. Puoliksi läpinäkyviä aurinkopinnoitteita voitaisiin jopa kääriä kokonaisten rakennusten ympärille.

Oxford PV:n tavoitteena on aloittaa perovskiitista piille valmistettujen kennojen valmistus ensi vuoden alussa uudessa, tarkoitusta varten rakennetussa tehtaassa Brandenburgissa Saksassa. Se arvioi, että kennoista valmistetut paneelit voisivat säästää jopa 1 000 dollaria keskimääräisen aurinkojärjestelmän hankinnassa ja asennuksessa.

Muihin perovskiitin parissa työskenteleviin yrityksiin kuuluu Varsovassa toimiva Saule Technologies, joka on saanut 10 miljoonan euron (11,7 miljoonan dollarin) rahoituksen puolalaiselta aurinkosähköyhtiöltä Columbus Energyltä.

Viime kuussa Saule Technologiesin uusi tehdas Varsovassa aloitti perovskiittiaurinkokennojen tulostamisen mustesuihkutulostimilla. Ensi vuoden alussa se aloittaa toimitukset ruotsalaiselle rakennusyhtiölle Skanska Groupille, joka sanoo haluavansa olla ensimmäinen rakennuttaja, joka kiinnittää painetut aurinkokennot rakennuksen julkisivuun kaupallisessa mittakaavassa.

”Siitä on tulossa käänteentekevä tekijä energia-alalla, koska se toimii kaikissa valaistusolosuhteissa”, sanoo Saule Technologiesin toinen perustaja Olga Malinkiewicz. ”Siitä voi tehdä joustavan. Se on ihana materiaali. Arkkitehdit tulevat rakastamaan sitä.”