Ogniwa słoneczne o wyjątkowej wydajności: perowskit spotyka się z sycylium

Ostatnio, wydajność 33,9 procent ogniwa słonecznego od producenta LONGi trafiła na pierwsze strony gazet, choć była to tylko niewielka próbka.

Nie tylko wysoka wydajność energetyczna była godna uwagi, ale raczej skład ogniw, który daje nadzieję na przyszłość. Warstwa perowskitu jest nakładana na klasyczne ogniwo słoneczne, wykonane głównie z krzemu.

Ogniwa wykonane z tego materiału, a dokładniej tytanianu wapnia, powinny być w stanie osiągnąć do 50% wydajności, przynajmniej w warunkach laboratoryjnych. Niestety, nie są one zbyt trwałe, z pewnością nie przez 25 lat, co klasyczne ogniwo słoneczne oparte na krzemie może osiągnąć, a następnie nadal osiągać 80 procent swojej pierwotnej wydajności.

Niestety, wydajność ta nie jest tak wysoka, jak byłoby to pożądane. Maksymalna wydajność energetyczna wynosi nieco poniżej 20 procent. I tutaj do gry wkracza tandemowe ogniwo słoneczne. To wciąż przypuszczenia, ale w najlepszym przypadku 45-procentowa wydajność i żywotność wynosząca co najmniej 30 lat brzmi obiecująco.

Praktycznie wykonalne

Oxford PV zademonstrował, że takie rozwiązanie może działać na skalę przemysłową w swojej fabryce w Brandenburg an der Havel w Niemczech. Takie tandemowe ogniwa słoneczne są już tam produkowane i osiągają sprawność na poziomie 28,6%.

Na większą skalę są one obliczane na 24 procent. Oxford PV twierdzi również, że sama fabryka może produkować 50 megawatów energii rocznie przy pełnej wydajności. Typowy dach domu ma moc około 10 kilowatów, czyli 0,01 megawata.

Znacznie więcej, znacznie taniej

Rozwój ten nastąpił w samą porę, jak pokazują liczby bezwzględne. W 2022 roku na całej planecie zainstalowano 1,2 terawata energii słonecznej. Nawet gdyby energia ta była wykorzystywana optymalnie, ilość ta nie wystarczyłaby nawet do pokrycia całego zapotrzebowania na energię kraju uprzemysłowionego, takiego jak Niemcy.

Celem jest zatem uzyskanie 100 terawatów dostępnych na całym świecie do 2060 roku, jeśli to możliwe. Odpowiadałoby to 25-krotności ilości energii elektrycznej produkowanej każdego roku przez USA.

Ceny za kilowatogodzinę już teraz są bardziej niż konkurencyjne. 6 centów w całym cyklu życia systemu fotowoltaicznego. Byłoby to o połowę mniej w przypadku tandemowych ogniw słonecznych z perowskitem i krzemem.

W porównaniu z paliwami kopalnymi, a nawet energią jądrową, gdzie nawet firmy energetyczne mówią o około 9 centach za kilowat, energia słoneczna jest niezwykle tania.

Problem polega na tym, że inwestycja musi zostać dokonana przed wyprodukowaniem pierwszej kilowatogodziny. W przypadku gazu lub ropy, płatności muszą być dokonywane stopniowo. W przypadku energii jądrowej, następne pokolenie musi martwić się o koszty utylizacji.

Tanie, trwałe i szczególnie wydajne moduły słoneczne są zatem bardzo pożądane.