Rewolucyjne ogniwo słoneczne to przełomowy system 2w1, który magazynuje i generuje energię
Naukowcy opracowali przełomowe ogniwo słoneczne 2w1, które działa nie tylko jako panel fotowoltaiczny, ale także jako urządzenie do magazynowania energii na “czarną godzinę”. Ten hybrydowy system, stworzony przez badaczy z Chalmers University of Technology w Szwecji oraz Universitat Politècnica de Catalunya – Barcelona Tech w Hiszpanii, ma zrewolucjonizować energię słoneczną, rozwiązując problemy związane z wydajnością i zrównoważonym rozwojem dzisiejszych instalacji. Nie zastąpi on wprawdzie połączenia paneli z tradycyjnymi akumulatorami, ale zwiększy uzysk prądu i to we wręcz podbramkowych sytuacjach.
Czytaj też: Są wyjątkowo cienkie i imponująco wydajne. Te ogniwa słoneczne podbiją rynek
Ten nowo opracowany hybrydowy system słoneczny łączy zarówno generowanie, jak i magazynowanie energii w jednym urządzeniu. Stanowi bowiem połączenie krzemowego panelu fotowoltaicznego z molekularnym systemem magazynowania energii słonecznej (znanym jako MOST), co umożliwia wychwytywanie światła słonecznego, generowanie energii elektrycznej oraz magazynowanie jej na później. Wszystko to bez potrzeby korzystania z drogich, nieekologicznych i rzadko występujących na Ziemi materiałów, takich jak lit czy kobalt, bo MOST wykorzystuje zwykle węgiel, tlen, azot czy wodór.
Czytaj też: Nowe podejście do projektowania ogniw słonecznych doprowadziło do rekordowej wydajności
Koncepcja jest prosta, ale rewolucyjna, bo proponowane ogniwo słoneczne 2w1 wykorzystuje specjalną warstwę cząsteczek organicznych umieszczoną nad panelem słonecznym, które mogą absorbować wysokoenergetyczne fotony — cząstki światła słonecznego — i magazynować je jako energię chemiczną w procesie zwanym fotoizomeryzacją. Ta magazynowana energia może być uwalniana w razie potrzeby, co zapewnia rozwiązanie największego wyzwania w zakresie pozyskiwania energii słonecznej, czyli generowania energii po zmroku. Jednak dodatek MOST działa również zbawiennie na same panele słoneczne.
Paradoksalnie, wystawianie paneli słonecznych na Słońce… obniża ich wydajność o dobre 10-25%. Jest to spowodowane rozgrzewającym się krzemem, którego problem prowadzi to do marnowania energii i mniejszej wydajności, zwłaszcza w gorące dni. W toku ostatnich lat proponowano już montaż paneli m.in. nad kanałami wodnymi, aby obniżyć temperaturę instalacji i ograniczyć parowanie wody, ale nie jest to idealne rozwiązanie, które znajdzie zastosowanie wszędzie. System MOST oferuje jednak rozwiązanie tego problemu, działając jako filtr optyczny, blokujący nadmiar fotonów, które zazwyczaj powodowałyby przegrzewanie się panelu. Efekt? Obniżenie temperatury o nawet 8 stopni Celsjusza, co w efekcie może zwiększyć wydajność konwersji energii o aż 12,6%.
Wróćmy jednak do tego, jak wielki potencjał magazynowy drzemie w MOST, bo tak się składa, że naukowcy w swoim projekcie pobili rekord, osiągając wydajność na poziomie 2,3% i wytrzymałość ponad 1000 cykli ładowania i rozładowywania przy minimalnej degradacji. Wprawdzie ta liczba może nie wydawać się wysoka, ale stanowi znaczący krok naprzód w dziedzinie, gdzie nawet niewielkie postępy są trudne do osiągnięcia. To połączenie magazynowania i wydajności oznacza, że hybrydowe ogniwo słoneczne może dostarczać energię nie tylko w ciągu dnia, ale także w nocy lub podczas pochmurnych dni, rozwiązując jedno z kluczowych ograniczeń tradycyjnych systemów zasilania energią słoneczną.
Czytaj też: Rekord wydajności ogniw słonecznych! Chińczycy zasłużyli na oklaski
Chociaż wyniki są imponujące, to badacze przyznają, że nadal istnieje dużo przestrzeni do poprawy takiego hybrydowego ogniwa słonecznego. Zamierzają teraz dalej optymalizować wydajność komponentu molekularnego systemu magazynowania energii słonecznej i badać sposoby na uczynienie urządzenia bardziej skalowalnym do produkcji komercyjnej. Patrząc w przyszłość, hybrydowe ogniwo słoneczne z MOST może pomóc zaspokoić rosnące globalne zapotrzebowanie na czystą energię, jednocześnie minimalizując nasz wpływ na planetę.