To ogniwo słoneczne jest lżejsze niż elementy samolotów, ale czy przetrwa w realnym świecie?
Naukowcy z Korea Institute of Energy Research (KIER) opracowali elastyczne tandemowe ogniwo słoneczne typu perowskit-CIGS o deklarowanej sprawności 23,64%. Oznacza to, że mówimy tutaj o ogniwie o warstwowej strukturze z perowskitem na górze i CIGS-em (miedź, ind, gal i diselenek) u dołu. Teoretycznie chodzi w takim układzie o to, by lepiej wykorzystywać światło słoneczne, bo każda warstwa pochłania inny zakres widma. Więcej światła = więcej energii i testy już to potwierdziły, bo w przeciwieństwie do typowych paneli dachowych, które osiągają około 20% sprawności, ogniwa tandemowe mogą w warunkach laboratoryjnych przekroczyć ten próg. Dodatkowo konstrukcja KIER ma być elastyczna, lekka i trwała, co stanowi marzenie branży od lat.
Czytaj też: Przełom w energetyce jakiego nie było od 80 lat. Świat zmienia się na naszych oczach
Specjaliści nie połączyli jednak po prostu dwóch materiałów ze sobą. W dążeniu do tego wykorzystali metodę zwaną lift-off, a to akurat jest ciekawe samo w sobie, bo w tym procesie naukowcy:
- Zaczynają od sztywnego szkła – ale tylko jako tymczasowej podstawy
- Nakładają cienką warstwę poliamidu
- Budują całą strukturę ogniwa na tym zestawie
- Odklejają całość, pozostawiając elastyczną, ultralekką folię fotowoltaiczną
Brzmi jak technologia rodem z science fiction – i faktycznie omija problem znany z klasycznych konstrukcji, czyli wycieku potasu ze szkła, który potrafi zabić wydajność ogniw. Pozostaje więc najważniejsze pytanie – gdzie jest haczyk? Zacznijmy od tego, że choć sprawność na poziomie 23,64% to niezły wynik, ale daleki do tego rekordowego. Zespół na KAUST z Arabii Saudyjskiej osiągnął w 2023 roku 33,2% sprawności ogniw perowskitowych, chiński JinkoSolar pochwalił się wynikiem 33,85%, a brytyjski Oxford dał światu perowskitowo-krzemowe połączenia o 27,3-procentowej sprawności. To sprawia, że przełom z południowokoreańskiego KIER sprowadza się do bardzo konkretnej kategorii, bo najlepszego elastycznego ogniwa tandemowego z perowskitu i CIGS… ale to nie wszystko.
Czytaj też: No i to jest nowina! Wyprodukowali ekspresowo tanie paliwo przyszłości
Zaprezentowana właśnie technologia wyróżnia się trwałością, bo po ponad 100000 zgięciach ogniwo zachowało 97,7% swojej pierwotnej sprawności, a to akurat spory wyczyn, bo większość elastycznych ogniw rozsypuje się dużo wcześniej. Do tego dochodzi stosunek mocy do masy, który jest 10 razy lepszy niż w klasycznych panelach perowskitowo-krzemowych, bo wynosi poniżej 2 kg na każdy metr kwadratowy, czyli nawet 7 razy mniej od standardowych paneli krzemowych. To samo w sobie może zrewolucjonizować samochody elektryczne, składane maty solarne czy nawet satelity oraz drony dalekiego zasięgu.
Czytaj też: Byli bezwzględni i się opłaciło. Teraz mogą dawać światu przykład
Bądźmy jednak szczerzy. Większość “przełomowych” ogniw słonecznych nigdy nie wychodzi poza laboratorium, choć tym razem może być inaczej, bo metoda produkcji wyróżnić tę technologię. Użycie szkła jako tymczasowego nośnika może być kluczem do skalowalnej produkcji elastycznych, wydajnych ogniw, ale tylko pod pewnymi warunkami. Proces musi dać się skalować bez utraty jakości, a warstwa poliamidowa ma móc przetrwać ekspozycję na promieniowanie UV i wysokie temperatury. Kluczowa jest też trwałość sprawności, bo większość ogniw perowskitowych traci sprawność w miesiące, nie w dekady, jak te krzemowe. Innymi słowy, musimy poczekać na niezależne testy, pomiary realnej wytrzymałości w warunkach zewnętrznych i tym samym prototyp działający poza sterylnym laboratorium.