Životnost solárních článků vápníku a titanu prodloužena na 30 let

Výzkumníci z Princetonské univerzity vyvinuli první komerčně životaschopné kalcium titanitové solární články, které jsou důležitým milníkem pro nově vznikající technologii obnovitelné energie, uvádí nejnovější vydání časopisu Science. Tým očekává, že jejich zařízení bude fungovat po dobu přibližně 30 let déle, než je průmyslový standard, což je výrazně nad 20-letým prahem životnosti solárních článků.

Zařízení je nejen odolné, ale také splňuje běžné normy energetické účinnosti. Je to první svého druhu, který konkuruje výkonu článků na bázi křemíku.

Perovskity jsou polovodiče se speciální krystalovou strukturou, které jsou ideální pro použití v technologii solárních článků. Mohou být vyrobeny při pokojové teplotě a spotřebovávají mnohem méně energie než křemík, díky čemuž jsou levnější a udržitelnější na výrobu.

První perovskitové solární články (PSC) vyšly v letech 2009 až 2012 a vydržely jen několik minut. Rekordem roku 2017 byl rok provozu na baterie za nepřetržitého osvětlení při pokojové teplotě, přičemž nový přístroj dokázal fungovat v laboratorních podmínkách po dobu pěti let. Rekordní design zdůrazňuje trvalý potenciál PSC, zejména jako způsob, jak posunout technologii solárních článků za hranice křemíku, uvedli vědci.

Tentokrát vědci navrstvili různé materiály, aby optimalizovali absorpci světla a zároveň chránili nejzranitelnější oblasti před expozicí. Vyvinuli ultratenkou „dvourozměrnou krycí vrstvu“ mezi dvěma klíčovými složkami: absorpční perovskitovou vrstvou a nabitou vrstvou vyrobenou ze solí mědi a dalších látek. Cílem je zabránit vyhoření perovskitových polovodičů během týdnů nebo měsíců.

Výzkumníci také desítkykrát permutovali návrhy, měnili drobné detaily v geometrii a počtu překryvných vrstev a experimentovali s desítkami kombinací materiálů. Experimentální výsledky ukazují, že nové zařízení může vykazovat více než 80procentní špičkovou účinnost za podmínek průměrné teploty kolem 35 stupňů a nepřetržitého osvětlení po dobu nejméně 5 let.

Z dlouhodobého hlediska lze perovskity vyrábět při pokojové teplotě, říkají vědci, a jejich výroba zabraňuje spalování velkého množství fosilních paliv. Vývoj nových technologií však neznamená, že PSC do značné míry nahradí křemíková zařízení, ale spíše doplní starší technologie, díky čemuž budou solární panely levnější, účinnější a odolnější a rozšíří solární energii do moderního života Více nových oblastí.