Zapomnij o krzemie. Ten materiał może być game-changer dla energii słonecznej

Oxford, UK(CNN Business) Energia słoneczna jest przygotowana na to, co może być jej największą transformacją od ponad pół wieku.

Grupa materiałów zwanych perowskitami jest wykorzystywana do tworzenia następnej generacji paneli słonecznych, które w końcu mogą być dwukrotnie bardziej wydajne niż obecne modele i wystarczająco elastyczne, aby owinąć wokół całych budynków.

Pierwsze ogniwo słoneczne zdolne do zasilania codziennych urządzeń elektrycznych zostało wykonane w latach 50-tych w Bell Labs w New Jersey. W tamtych czasach panele oparte na krzemie były bardzo drogie i przekształcały zaledwie 6% światła słonecznego w energię elektryczną.

Od tego czasu koszty spadły dramatycznie i dzisiejsze krzemowe ogniwa słoneczne mogą przekształcić do 22% światła słonecznego w energię elektryczną. Ale ich wydajność jest prawie maksymalna. Teraz, perowskity oferują potencjał dla dramatycznego wzrostu mocy wyjściowej, a ostatecznie mogą całkowicie zastąpić krzem.

Badacze z Oxford PV, firmy wydzielonej z Uniwersytetu w Oksfordzie, dokonali w 2018 roku poważnego przełomu. Pokrywając krzem perowskitem, osiągnęli 28% sprawności. Firma wierzy, że ostatecznie może osiągnąć 40%, lub więcej.

Poprawiona wydajność ogniw słonecznych umożliwi instalacjom wypompowanie większej mocy przy mniejszej liczbie paneli, zmniejszając koszty oraz ilość ziemi, pracy i sprzętu potrzebnego do ich obsługi.

„Jeśli chcemy, aby to, że wszystkie nowe wytwarzanie energii jest fotowoltaika, a następnie musimy zachować jazdy cena w dół,” Henry Snaith, profesor fizyki na Uniwersytecie w Oxfordzie i współzałożyciel Oxford PV, mówi CNN Business. „Jednym ze sposobów, aby to zrobić, jest ciągłe popychanie wydajności lub mocy wyjściowej modułu w górę, i to jest, gdzie perowskity naprawdę wchodzą do gry.”

Potencjał słoneczny

Perowskit został odkryty w 1839 roku. Oxford PV wykorzystuje wersję syntetyczną, wykonaną z niedrogich materiałów występujących w skorupie ziemskiej, podczas gdy inne firmy stosują odmiany oryginalnego minerału, zwane perowskitami.

Oprócz zwiększonej wydajności słonecznej, działają one lepiej niż krzem w cieniu, w pochmurne dni, a nawet w pomieszczeniach. Perowskity mogą być drukowane za pomocą drukarki atramentowej i mogą być tak cienkie jak tapeta.

Henry Snaith, po lewej, i Christopher Case, z brytyjskiej firmy Oxford PV, która pracuje z perowskitem do generowania energii słonecznej. Case mówi, że materiał jest „najbardziej znaczący rozwój w fotowoltaice słonecznej w ciągu 65 lat.”

Tuba materiału perowskitowego firmy Oxford PV, który jest syntetyzowany z materiałów obficie występujących w skorupie ziemskiej.

Ponieważ perowskitowe ogniwa słoneczne działają lepiej niż krzemowe w słabym świetle, polska firma Saule Technologies twierdzi, że półprzezroczyste ogniwa mogłyby być umieszczane na budynkach w obszarach zabudowanych, tak jak na tym renderze.

Zespół z Saule Technologies z ich wysoce elastycznym materiałem perowskitowym.

W miarę rozwoju technologii, perowskit mógłby być drukowany na elastycznych rolkach i owijany wokół budynków.

Firma Saule przewiduje, że perowskitowe ogniwa słoneczne mogłyby w końcu zostać zintegrowane z meblami ulicznymi, gdzie mogłyby zasilać oświetlenie uliczne i ładować urządzenia elektroniczne.

Saule Technologies używa drukarki atramentowej do produkcji swoich perowskitowych ogniw słonecznych.

Ich niewielka waga oznacza, że mogą być instalowane na dachach łatwiej niż panele krzemowe.

Kalifornijska firma Swift Solar pracuje nad włączeniem swojego materiału perowskitowego do gontów asfaltowych, jak na tym renderze, które są używane do pokryć dachowych.

Firma twierdzi, że technologia perowskitowa może być ostatecznie zastosowana w samochodach i samolotach.

1 z 10

Hide Caption

.

Oxford PV ma nadzieję, że perowskit w końcu całkowicie zastąpi krzem.

„W nadchodzących dekadach powłoki perowskitowe obiecują jeszcze bardziej zwiększyć wydajność, zmniejszyć wagę i koszty transportu sprzętu solarnego” – mówi Varun Sivaram, ekspert ds. energii i autor książki „Taming the Sun: Innovations to Harness Solar Energy and Power the Planet”, który pracował ze Snaith podczas studiów w Oxford.

Mówi, że w miarę rozwoju technologii, perowskit może być natryskiwany lub walcowany na elastyczne powierzchnie. Półprzezroczyste powłoki słoneczne mogłyby być nawet owijane wokół całych budynków.

Oxford PV zamierza rozpocząć produkcję ogniw wykonanych z perowskitu na krzemie na początku przyszłego roku w nowej specjalnie zbudowanej fabryce w Brandenburgii w Niemczech. Szacuje, że panele wykonane z ogniw mogą zaoszczędzić właścicielom domów do 1.000 dolarów na zakupie i instalacji przeciętnego systemu słonecznego.

Inne firmy pracujące z perowskitem to między innymi warszawska firma Saule Technologies, która zapewniła sobie finansowanie w wysokości 10 milionów euro (11,7 milionów dolarów) od polskiej firmy fotowoltaicznej Columbus Energy.

Zobacz więcej

W zeszłym miesiącu nowa fabryka Saule Technologies w Warszawie rozpoczęła drukowanie perowskitowych ogniw słonecznych przy użyciu drukarek atramentowych. Na początku przyszłego roku rozpocznie ona dostawy dla szwedzkiej firmy budowlanej Skanska Group, która chce być pierwszym deweloperem montującym drukowane ogniwa słoneczne na fasadzie budynku na skalę komercyjną.

„To będzie przełom w sektorze energetycznym, ponieważ działa w każdych warunkach oświetleniowych” – mówi współzałożycielka Saule Technologies, Olga Malinkiewicz. „Można go uczynić elastycznym. To wspaniały materiał. Architekci będą go uwielbiać.”