Ogniwa wykorzystywane do budowy paneli fotowoltaicznych z reguły składają się z warstw krzemowych, złączy i metalowych elektrod, a do zwiększenia ich efektywności używa się takich pierwiastków jak german i selen. W innowacyjnej strukturze ogniw PV opracowano jednak połączenie warstwy krzemowej i perowskitowej, która w ostatnim czasie pobiła kolejne rekordy efektywności przetwarzania energii słonecznej w elektryczną.
Jeden z nich odnotowali początkiem grudnia naukowcy z niemieckiego instytutu Helmholtz-Zentrum Berlin, wykorzystując do badania zaledwie 1cm2 ogniwa krzemowo-perowskitowego. Osiągnięty w ich badaniu wynik wydajnościowy o wartości 29,15%, przekroczył nawet najwyższe wartości osiągane do tej pory przez tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne – nawet te, w których zastosowano technologię TOPcon. Mimo, że ta zaskakująca wydajność została osiągnięta na stosunkowo małym odcinku ogniwa, to naukowcy deklarują, że taki wynik jest możliwy również na większych ogniwach.
Końcem 2020 roku padł najbardziej aktualny rekord w zakresie wydajności tandemowych ogniw krzemowo-perowskitowych, jednak tym razem za pośrednictwem badań brytyjskiej firmy Oxford PV, którymi zarządza profesor Henry Snaith. Wynik jest certyfikowany przez amerykańskie laboratorium National Renewable Energy Laboratory i osiągnął poziom aż 29,52%. Brytyjscy badacze zapowiadają, że w niedługim czasie wyniesie ponad 30%. Nie wiadomo jak duże było badane ogniwo, na którym osiągnięto taką wydajność. Wiadomo natomiast, że poprzedni rekord 28%, odnotowany przez Oxford PV, osiągnięto na ogniwie o powierzchni 1cm2 – niewykluczone zatem, że tym razem również wykorzystano taką powierzchnię.
Warto także wspomnieć, że Oxford PV w 2021 roku planuje seryjną produkcję modułów fotowoltaicznych z wykorzystaniem perowskitu i krzemu – będą to panele nowej generacji. Oxford PV pracuje nad nimi już od 2010 roku, czyli przeszło 10 lat, przewidując, że w porównaniu do uzysków z tradycyjnych modułów fotowoltaicznych uzyski energii elektrycznej z modułów krzemowo-perowskitowych wzrosną o 20%. Produkcja ma zostać uruchomiona na liniach produkcyjnych zapewnionych przez szwajcarską firmę Meyer Burger w fabryce zlokalizowanej w mieście Brandenburg an der Havel w Niemczech. Aktualny plan przewiduje produkcję modułów o łącznej mocy 250 MW w skali rocznej, a panele będą dostępne na rynku już w 2022 roku.
Ciekawą informacją podawaną przez Oxford PV przy okazji przekazywania komunikatu o zamierzanej produkcji, jest to, że jak twierdzą – 35 kg perowskitu jest w stanie wytworzyć tyle samo energii elektrycznej, co 7 ton krzemu. Docelowo tradycyjne ogniwa krzemowe mają zostać zastąpione przez ogniwa wykonane głównie z perowskitu, aktualnie na przeszkodzie stoi ich szybsza degradacja wydajnościowa pod wpływem oddziaływania warunków zewnętrznych w porównaniu do szybkości degradacji ogniw krzemowych w tychże warunkach. Jednak z pewnością cechuje je wysoka wydajność - obecny rekord ogniwa złożonego wyłącznie z warstwy perowskitu, wedle danych z bazy amerykańskiego National Renewable Energy Institute, wynosi 25,5% i został odnotowany przez naukowców z koreańskiego instytutu w Ulsan. Ponadto, moduły perowskitowe generowałyby niskie koszty produkcji, cechowałyby się niską wagą, częściową transparentnością i elastycznością, co w rezultacie pozwalałoby na więcej możliwości w zakresie projektowania instalacji fotowoltaicznych oraz ich montowania.
Źródło: https://www.helmholtz-berlin.de/, https://www.oxfordpv.com/