Perowskity często są wymieniane jako przyszłość fotowoltaiki. Materiał ten jest znacznie tańszy w produkcji niż zwykłe, krzemowe ogniwa. Jego wytwarzanie nie wymaga tak wysokich temperatur, jednocześnie może być drukowany. Ponadto jest giętki i odporny na uszkodzenia mechaniczne. Ma jednak wady, które decydują o tym, że ciągle nie jesteśmy świadkami perowskitowej rewolucji. Są nimi przede wszystkim długość życia (zbudowane z nich panele najczęściej nie są w stanie utrzymać wysokiej wydajności generacji prądu po około 1000 godzinach pracy) oraz efektywność. I choć ta została już mocno podwyższona w ostatnich latach – pierwsze projekty oparte na technologii perowskitu startowały z poziomu około 5% – to tak jak w przypadku ogniw fotowoltaicznych, trudno przekroczyć barierę 30% efektywności. W większości wypadków mieści się ona w przedziale od kilkunastu do nieco ponad 20%.

źródło: chemicalstructure.net

Prędkość przepływu prądu przez panel kluczowa dla efektywności

Ciekawe badania dotyczące efektywności zostały ostatnio przeprowadzone przez Cavendish Laboratory’s Optoelectronics z Wielkiej Brytanii, jednostki badawczej należącej do Cambridge University. Tamtejsi naukowcy zauważyli, że prędkość przepływu prądu przez panel ma duże znaczenie dla jego efektywności. Dodatkowo, jeżeli uda się przemieścić wytworzony przez perowskitowe ogniwo prąd do zewnętrznego obwodu w czasie poniżej dziesięciu kwadrylionowych sekundy, uzyskamy specyficzny efekt. W strukturze materiału powstaną tzw. „ogniwa gorących nośników” (hot carrier cells). Potrafią one działać na ekstremalnie wysokiej wydajności, gdyż wykorzystują energię dopiero co wybitych przez światło elektronów. Jeżeli ładunek będzie przesyłany dłużej, cała ta moc zostaje po prostu wytracana, gdyż rozpędzone cząstki kolidują ze sobą.

Ponad 30% wydajności konwersji – dzięki nowym technologiom ogniw z perowskitów

Już obecnie naukowcy zaznaczają, że tak wytworzone panele będą w stanie przekroczyć barierę 30% efektywności konwersji. Oznacza to, że są w stanie wygenerować praktycznie o połowę więcej energii elektrycznej niż współczesne ogniwa krzemowe. Inną kwestią jest osiągnięcie tej właściwości – jedną z możliwości jest po prostu zwężanie perowskitowej warstwy w panelu, choć już obecnie jest ona cienka – wynosi około 1% grubości ludzkiego włosa. W ten sposób zostanie zmniejszona odległość, którą wybite elektrony muszą pokonać. Później konieczne będą znacznie trudniejsze operacje na samym materiale, które umożliwią szybsze przekazywanie nośnika. Nawet jeżeli wydaje się to początkowo trudne, to wygląda na to, że znaleziono pomysł na kolejną generację fotowoltaiki.

Redakcja GLOBEnergia