Od ogniwa do modułu bez utraty wydajności –  to jedno z głównych wyzwań fotowoltaiki perowskitowej, co podkreśla Instytut Technologii w Karlsruhe. Niemieckim inżynierom udało się stworzyć perowskitowe moduły słoneczne przy minimalnych stratach wydajności. W tym celu wykorzystali szeregowe połączenia laserowe z obróbką próżniową wszystkich warstw ogniwa słonecznego. Poprzez ablację próżniową i laserową badacze KTI stworzyli moduł perowskitowy o powierzchni 50 cm kw., który ma wydajność konwersji na poziomie 16,6 proc. Wydajność wzrosła do 18 proc., gdy moduł został zmniejszony do powierzchni 4 cm kw. David Ritzer, doktorant z KTI wyjaśnił, że ponad 500-krotny wzrost rozmiaru nie spowodował żadnych strat w wydajności. Jest to ważny krok dla technologii perowskitowych oraz dotychczasowy rekord. Co więcej, w laboratorium jest także próbka ogniwa, która osiągnęła wydajność konwersji na poziomie 25 proc.

Tobias Abzieher, dyrektor technologii perowskitu osadzanego próżniowo w KTI twierdzi, że nowo opracowane perowskitowe ogniwo słoneczne to cienkowarstwowe ogniwo, które można uformować w duże moduły słoneczne za pomocą wielowarstwowej metody łączenia.

Naukowcy w skali świata przyspieszają komercjalizację technologii perowskitowej, która jest tania i łatwa w produkcji, chociaż obecnie priorytetem jest próba zwiększenia rozmiarów ogniw. Gdy ogniwa są powiększane, to drukowanie materiału perowskitowego staje się trudniejsze – połączenie aktywnych warstw słonecznych może tworzyć martwe strefy, które z pewnością wpłyną na wydajność ogniwa. “Martwa strefa” pochłania elektrony z innych obszarów, co wpływa na napięcie modułu. Zespołowi badawczemu z KIT udało się zmniejszyć trudność osadzania i wpływ martwych stref poprzez naparowywanie. Zalety osadzania próżniowego polegają na wysokim stopniu sterowalności i ograniczonych zmiennych procesowych.

Naukowcy skupią się w przyszłości na optymalizacji projektu modułu słonecznego i dalszym zmniejszaniu martwych stref w ogniwie. Ulrich W. Paetzold, pracownik akademicki KIT, skomentował, że wszechstronne wykorzystanie tej technologii do stworzenia modułu perowskitowego o wydajności 20 proc. i większych modułów jest możliwe w dającej się przewidzieć przyszłości.

Perowskity także w Polsce

Technologia perowskitowa jest także opracowywana i produkowana  w Polsce. Firma Saule Technologies otworzyła w maju 2021 r. oficjalnie pilotażową linię produkcyjną perowskitów we Wrocławiu. Technologia uznawana jest za przełomową w sektorze energetyki słonecznej, gdyż wydrukowany materiał można zastosować praktycznie na każdej powierzchni.

Początkowa wydajność produktu wyniesie około 10 proc. Jego całkowita cena będzie zależała od wymagań związanych z aplikacją materiału na danej powierzchni. Może ona wynieść 50 euro/m2 do 2022 r. Naukowcy spodziewają się, że początkowy okres żywotności ogniwa wyniesie kilka lat, a z czasem ulegnie wydłużeniu.

Technika druku atramentowego pozwala na projektowanie modułów fotowoltaicznych  z perowskitu o dowolnych kształtach. Obszary pokryte warstwą perowskitową można dostosować zgodnie z wymaganiami. Ogniwa są odporne na uszkodzenia spowodowane zginaniem i fałdowaniem. Elastyczność produktu końcowego zależy tylko od materiałów stanowiących podłoże ogniwa.

Źródło: KIT/EnergyTrend

Redakcja GLOBEnergia