Technologia fotowoltaiczna nieustannie się rozwija. Pojawiają się nowe panele fotowoltaiczne. Jedną z tych nowości są właśnie panele perowskitowe.
Artykuł wyjaśnia:
- Czym są panele fotowoltaiczne perowskitowe;
- Jak działają ogniwa perowskitowe;
- Charakteryzuje panele perowskitowe i ich wydajność;
- Szacuje jaka może być ich cena;
- Określa ich rolę i pokazuje kierunek jaki obierze fotowoltaika.
Panele perowskitowe – nowoczesna technologia
Nadchodzi prawdziwy przełom w dziedzinie paneli fotowoltaicznych cienkowarstwowych za sprawą nowego półprzewodnika, nad którego wykorzystaniem badania i prace trwają już od kilku lat. Technologia perowskitów, bo o niej tu mowa jest rozwijana i badana na całym świecie, ale szczególnym zainteresowaniem cieszy się w Europie. W Wielkiej Brytanii, Szwajcarii, Niemczech i… w Polsce. Kraje europejskie są żywotnie zainteresowane rozwinięciem wydajniejszej, nowoczesnej i docelowo tańszej technologii, która pozwoli im się uniezależnić od rynku chińskiego.
Czym są panele peroskwitowe?
Perowskity co to jest? W przyrodzie występuje minerał o bardzo charakterystycznej budowie tytanianu wapnia. Specyficzna konstrukcja chemiczna zwróciła uwagę naukowców, co skłoniło ich do powielenia tego wzorca w laboratorium. Okazało się, że w wyniku niewielkiej modyfikacji syntetyczny perowskit doskonale przewodzi prąd elektryczny. Zdolność pochłaniania światła przez ten minerał stworzony w warunkach kontrolowanych jest dużo lepsza w porównaniu z dotychczas wykorzystywanym krzemem czy nawet arsenkiem galu. Panele fotowoltaiczne, gdzie półprzewodnikiem są perowskity są cieńsze, lżejsze, elastyczne i mogą być półprzezroczyste. Za technologią stoi polska myśl techniczna i inżynier Olga Malinkiewicz. Panele dosłownie drukuje się nakładając na elastyczną folię syntetyczny perowskit, tak jak robi się to w przypadku tuszu w drukarkach. "Dzięki temu, że panele możemy wydrukować, one nie tylko są tanie, ale także ich produkcja jest przyjazna środowisku" – tłumaczy pani inżynier. Jak działają tego typu panele solarne cienkowarstwowe?
Jak działają perowskity i jaką mają wydajność?
Aktywną warstwą zbierającą światło są organiczno-nieorganiczny ołów lub cynowy materiał na bazie halogenków. Peroskwity charakteryzują się ponadto szerokim spektrum absorpcji światła, szybką separacją ładunków, dużymi odległościami transportu elektronów i otworów, długą żywotnością separacji nośników. To wszystko sprawia, że stały się one wyjątkowym odkryciem i z dużym prawdopodobieństwem przyszłością fotowoltaiki. Wszystkie te wymienione właściwości przekładają się bowiem bezpośrednio na wyjątkową wydajność perowskitowych ogniw fotowoltaicznych.
Perowskity w fotowoltaice
Technolodzy mają opracowaną ścieżkę rozwoju, która zakłada osiągnięcie wydajności na poziomie nawet 33 proc. Obecnie udało się ustalić nowy rekord wydajności. Panele perowskitowe są nieustannie testowane w warunkach laboratoryjnych. W 2018 roku Brytyjczycy w Oxford Photovoltaics stworzyli ogniwa o rekordowej wydajności rzędu 28 proc., a już w styczniu 2020 roku zespół naukowców z Helmholtz-Zentrum Berlin ogłosił, że udało im się zaprojektować i skonstruować ogniwa perowskitowe o doświadczalnej wydajności sięgającej 29,15 proc. Skąd się biorą tak wysokie wartości? Czy można je będzie powtórzyć poza laboratorium? Odpowiedź brzmi tak, ponieważ wydajność wynika z zastosowania dwóch rodzajów półprzewodnika krzemu i perowskitu właśni o dwu różnych szerokościach przerwy energetycznej.
Jednak ponadprzeciętna wydajność to nie wszystko. Panele fotowoltaiczne funkcjonujące z nowym półprzewodnikiem mogą znacznie więcej.
Czy warto wybrać perowskitowe panele solarne? Zalety paneli z perowskitu
- Po pierwsze perowskit jest wyjątkowo odporny na uszkodzenia, co zapewnia wysoką wydajność produkcji i łatwość pracy w modułach większych niż 300 W.
- Po drugie elastyczność, a co za tym idzie, wszechstronność zastosowań. Moduły mogą być kształtowane jak tradycyjne prostokątne panele słoneczne lub być łatwą do dowolnego kształtowania folią. Tego typu panele są lżejsze i mogą pokryć nie tylko dachy, ale też całe elewacje budynków lub innych przestrzeni. Fotowoltaika rozszerza więc swoje zastosowania i rynki, choć należy wspomnieć, że zastosowaniem perowskitów zainteresowane są też inne branże przemysłu na całym świecie. Obecnie użytkowane są już Perovskite Electronic Shelf Label w skrócie PESL, które nie potrzebują zewnętrznych źródeł energii przykładowo baterii a do działania wystarczy im jedynie przetwarzanie światła sztucznego.
- Po trzecie produkcja modułów słonecznych na bazie perowskitów ma niewielki wpływ na środowisko.
- Po czwarte stopa zwrotu z inwestycji liczona jest zaledwie w miesiącach.
Jaka jest cena paneli perowskitowych?
A skoro już o finansach mowa, wielu potencjalnych inwestorów elektryzuje pytanie jaka jest cena paneli perowskitowych. Choć peroskwity zamontowano na budynku polskiej ekspozycji Expo 2020 w Dubaju i znalazły już swoje miejsce na budynkach w Polsce, to wciąż nie są dostępne w sprzedaży dla klientów indywidualnych. Cena zawsze będzie zależała przede wszystkim od wymagań związanych z montażem paneli perowskitowych na wybranej powierzchni. Szacunki przeprowadzone przez technologów mówią o cenie w granicach 50 euro za metr kwadratowy, ale tak jak wspomniano taka wycena długo jeszcze pozostanie sprawą bardzo indywidualną.
Czy warto wybrać perowskitowe panele solarne?
Na pewno tak, ze względu na ich ciekawą charakterystykę. To technologia, która zrewolucjonizuje pozyskiwanie energii elektrycznej ze słońca i ma bardzo szerokie zastosowanie nie tylko w fotowoltaice.
Gdzie kupić perowskity?
A gdzie kupić perowskity? Panele w tej technologii wyszły już z fazy testów, ale zanim na rynku będą dostępne panele fotowoltaiczne wyłącznie z tym przewodnikiem, inwestorzy mogą sięgnąć po nie mniej nowoczesne rozwiązania hybrydowe. Dziś na rynku znajdują się modele fotowoltaiczne wykorzystujące jako półprzewodnik zarówno krzem jak i perowskit, co już znacząco podnosi wydajność tak skonstruowanych ogniw PV.
