Vědci objevili způsob, jak v komerčním měřítku vyrábět mimořádně účinné solární články za použití „zázračného materiálu“ – perovskitu. Týmy z City University of Hong Kong a Imperial College London učinily objev, který může mít zásadní význam pro výrobu obnovitelné energie a dosažení cílů nulových emisí uhlíku.
Perovskit (chemický vzorec CaTiO3; oxid vápenato-titaničitý) je již dlouho oceňován pro své pozoruhodné vlastnosti, jež vynikají ve srovnání s tradičními křemíkovými solárními články. Nicméně až dosud byl příliš nestabilní na to, aby byl vhodný pro komerční využití.
„Zázračný materiál“ pro solární panely
Očekává se, že fotovoltaické články nové generace budou levnější a budou mít mnohem vyšší účinnost přeměny energie. Budou také lehké a flexibilní, což umožní nové aplikace, například potahování skleněných oken tenkými vrstvami průhledných solárních panelů.
Emeritní profesor fyziky na univerzitě v Utahu Zeev Valy Vardeny popsal v roce 2017 perovskit na základě jeho unikátních vlastností jako „neuvěřitelný, zázračný materiál“. V té době se mělo za to, že komercializace této technologie bude trvat nejméně deset let, aktuální objev by mohl vše výrazně urychlit.
Chemikům se podařilo překonat problematické vlastnosti perovskitu použitím tzv. ferocenu (organokovová sloučenina; zde konkrétně FcTc2). Přidali ho jako přechodovou vrstvu mezi světlo pohlcující vrstvu solárního článku a vrstvu, která přenáší elektrony. Výsledná zařízení dosáhla účinnosti přeměny energie 25,0 %.
„Jedinečné vlastnosti ferocenů mohou pomoci překonat problémy s perovskitovými solárními články,“ řekl profesor Nicholas Long z katedry chemie na Imperial College London. Pomocí této průlomové techniky se vědcům jako prvním podařilo vytvořit solární článek, který je schopen pracovat na podobné úrovni jako křemíkové články a zároveň zůstává stabilní.
Perovskitové solární panely na obzoru
Testy nových solárních článků ukázaly, že si po více než 1 500 hodinách nepřetržitého osvětlení zachovávají 98 % své původní účinnosti. Zařízení navíc splnila mezinárodní normy pro vyspělou fotovoltaiku (IEC61215:2016) a vykázala vysokou stabilitu při zkoušce vlhkým teplem (85 °C a 85 % relativní vlhkosti).
„Nejdůležitější částí této práce je, že jsme úspěšně vyrobili vysoce účinné perovskitové solární články a zároveň zajistili slibnou stabilitu,“ uvedl Zhu Zonglong, který na City University of Hong Kong působí jako odborný asistent na katedře chemie.
„Spolehlivé výsledky znamenají, že komercializace perovskitu je na dobré cestě. Naším cílem je rozšířit výrobu perovskitových solárních článků pomocí této molekuly a jednoduché metody a přispět tak k celosvětovému cíli – nulových uhlíkových emisí.“ dodal.
Vědci publikovali svá zjištění ve článku „Organometalicky funkcionalizovaná rozhraní pro vysoce účinné invertované perovskitové solární články“ publikovaném koncem minulého týdne v odborném časopise Science.
