© cegli
Włączenie perowskitów w produkcję ogniw fotowoltaicznych może zrewolucjonizować rynek fotowoltaiki. Mimo iż prace nad ich wykorzystaniem są już na zaawansowanym poziomie, wciąż pojawia się wiele barier, nad których pokonaniem pracują naukowcy.
Elastyczne, lekkie i przezroczyste
Perowskity, które naturalnie występują w górach Ural, zostały odkryte w 1838 roku. Oprócz naturalnego występowania, minerały te można też wytworzyć w warunkach laboratoryjnych. Wśród zalet perowskitów znajdują się m.in. wysoka zdolność pochłaniania światła widzialnego (o długości fali między 300 a 800 nm), elastyczność, lekkość i przezroczystość. Dzięki temu, ogniwa na bazie perowskitów mogą zastąpić nie tylko powszechnie stosowany w PV krzem, lecz także grafen.
Pierwsze ogniwa fotowoltaiczne, w których wykorzystano perowskity, wykazywały wydajność na poziomie 15-20 proc., mimo że miały niewielkie rozmiary rzędu 0,1 mm kw. Tak dobre wyniki nie przełożyły się jednak na masową produkcję, która okazała się zbyt trudna, długotrwała i kosztowna.
Na powierzchni dachów i telefonów
Dopiero najnowsza, niskotemperaturowa technologia produkcji ogniw fotowoltaicznych z perowskitami, opracowana przez Polkę Olgę Malinkiewiecz, pozwala na zmniejszenie grubości ogniwa do 200-300 nm. Tak przygotowanymi ogniwami można pokryć powierzchnię dachu czy zewnętrzne ściany domu. Elastyczność takich ogniw pozwala także na umieszczenie ich na powierzchni tkanin, papieru czy folii. Ponadto, ostatnio zaprezentowano smartfon, którego powierzchnia była pokryta ogniwem z perowskitów. Takie rozwiązania mogą w przyszłości przyczynić się do zmniejszonego zapotrzebowania na ładowarki do małych urządzeń elektrycznych. Co więcej, minerały te mogą być stosowane do zespolenia ogniw z szybami, co pozwoliłoby na produkowanie energii bezpośrednio z okien.
Recykling fotonów szansą na poprawę wydajności
Do wyjątkowych właściwości perowskitów należy możliwość reabsorpcji fotonów, nazywana także recyklingiem fotonów. Ogniwa pochłaniają promieniowanie słoneczne w celu wytworzenia ładunków elektrycznych. W drugą stronę, w momencie połączenia ładunków elektrycznych tworzy się foton, czyli kwant pola elektromagnetycznego, np. światła widzialnego. Recykling fotonów może w przyszłości znacząco poprawić wydajność energetyczną paneli słonecznych.
Wydajne, lecz niestabilne
Produkcja ogniw na bazie perowskitów nie jest pozbawiona wad. Do najważniejszych należą niska stabilność oraz zawartość ołowiu. Łatwość degradacji stanowi poważny problem na drodze do masowej produkcji ogniw, które są często narażone na niekorzystne warunki klimatyczne, takie jak opady deszczu. Z kolei obecność ołowiu może stanowić zagrożenie zarówno dla ludzi, jak i środowiska.
Natalia Rytelewska-ChilczukDziennikarz, specjalista ds. ochrony środowiska
