Od dziesięcioleci ludzkość poszukuje alternatywnych źródeł energii. Jednak do tej pory żadna technologia nie okazała się na tyle przeważająca ekonomicznie by ostatecznie wyprzeć paliwa kopalne z globalnej gospodarki. Jednym z tych najchętniej rozwijanych są źródła odnawialne, czyli energia wodna, wiatrowa, biomasa oraz słoneczna. Ta ostatnia będąca jednocześnie najsłabiej eksploatowaną z wymienionych. Problem leży m in. w różnorodności nasłonecznienia określonych obszarów, jak i samej dostępności do światła w cyklu dobowym. Przy czym największym ograniczeniem pozostaje złożoność produkcyjna paneli słonecznych, budowanych obecnie przede wszystkim z krzemu. Tym samym zapraszamy do zapoznania się z poniższym artykułem omawiającym kolejną alternatywę dla klasycznych paneli, jaką jest perowskit.
Pod koniec ostatniego dziesięciolecia pojawiało się wiele inicjatyw mających skomercjalizować nowe, bardziej elastyczne materiały mogące posłużyć produkcji paneli fotowoltaicznych. Głównym założeniem było zaprojektowanie rozwiązania tańszego w produkcji i mogącego przybierać różnorodne kształty. Jednak był to okres, kiedy krzemowe panele słoneczne były ciągle ulepszane, osiągając z czasem coraz wyższą efektywność energetyczną. Gwoździem do trumny dla świeżych innowacji okazała się agresywna polityka inwestycyjna Chin. Skoncentrowały się one głównie na usprawnieniu produkcji, czego celem miało być zmonopolizowanie rynku. W efekcie ceny paneli od 2010 do 2013 roku spadły o połowę. Tym samym by nowa technologia miała okazję się wyróżnić, musiałaby cechować się wyższą efektywnością, tańszym procesem produkcji, większą uniwersalnością i wytrzymałością.
Spory potencjał okazuje się mieć niedawny wynik badań naukowców z Oksfordu. W grudniu ubiegłego roku udało im się stworzyć nowy rodzaj komórki słonecznej. Jej struktura składa się z warstwy krzemu połączonej z warstwą perowskitu. Już przy pierwszym teście osiągnięto efektywność na poziomie 28%, podczas gdy większość czysto krzemowych konstrukcji nie przekracza 23%, a żadna 29%. Wynika to m in. z faktu, że nie są one w stanie konwertować fotonów na elektrony w innym widmie światła niż czerwonym (~700 - 630 nm), podczas gdy wykorzystując perowskit, udaje się sięgnąć do widma niebieskiego (~490 - 450 nm). Jednocześnie dalsze testy pokazały, że urządzenia z perowskitu osiągają pułap nawet 43%. Panele te okazują się także lżejsze i bardziej elastyczne co umożliwia zaimplementowanie ich w miejscach, gdzie dotąd było to niemożliwe - na oknach, nieregularnych powierzchniach czy pojazdach. Ich kolejną dużą przewagą jest wyjątkowo prosty proces produkcyjny, który w przeciwieństwie do wytwarzania krzemowych części nie wymaga choćby obróbki materiału w wysokich temperaturach.
Pomimo swojej wielopłaszczyznowej wyższości panele z perowskitu nie mógłby zostać nazwane dojrzałą technologią gotową do wprowadzenia na rynek. Okazuje się, że posiada ona znaczącą wadę, którą jest wyjątkowa podatność na światło ultrafioletowe i wilgoć. W efekcie materiał zaczyna się rozkładać nawet po kilku miesiącach pracy. Przy czym panele fotowoltaiczne to urządzenia, od których oczekuje się sprawności przez dekady od momentu ich zainstalowania, traktując je jako długoterminową inwestycję. Wymagania te jednoznacznie przekreślają obecną konkurencyjność ich perowskitowych odpowiedników. Oczywiście z ułomności tego systemu doskonale zdają sobie sprawę jego twórcy, a w celu jego rozwiązania wykorzystują m in. metody modelowania dynamicznego, symulacje komputerowe czy tzw. rapid screening. Od wyniku tych prac może zależeć wystąpienie sporej ewolucji branży energetycznej w najbliższych latach. Jednak nawet gdyby wspomniane badania miały zakończyć się porażką, to nie zmieni to faktu, że obecnie produkowane panele, przez swoje liczne ograniczenia, zaczynają wydawać się technologią zwyczajnie przestarzałą. Fakt ten sprzyja powstawaniu innowacji, dlatego nie należałoby wykluczać możliwości pojawienia się zupełnie nowego gracza w tej przestrzeni.
Bibliografia:
A new solar technology could be the next big boost for renewable energy - TechCrunch (ang.)
Tandem PV Secures a Rare Fund Raise for Perovskite Solar - greentechmedia.com (ang.)
Explaining the plummeting cost of solar power - MIT News (ang.)
Oxford PV raises £31m funding - OxfordPV (ang.)
Powrót
