Naukowcy dokonali przełomu w technologii ogniw słonecznych, który może przybliżyć nas do długo wyczekiwanego skoku w efektywności i dostępności energii odnawialnej – donosi Live Science. Dzięki zastosowaniu nanocząstek udało się znacząco wydłużyć żywotność ogniw perowskitowych, co może otworzyć drogę do tańszej i bardziej wydajnej energii słonecznej.

To odkrycie może rozwiązać kluczowy problem perowskitów – ich ograniczoną trwałość. Choć od lat mówi się o ich potencjale, dopiero teraz badacze zbliżają się do momentu, w którym perowskitowe panele mogą stać się rzeczywistą konkurencją dla dominujących ogniw krzemowych. Co dokładnie oznacza ten przełom i dlaczego jest tak istotny?

Perowskity – przyszłość energii słonecznej?

Perowskity to materiały o unikalnych właściwościach fizycznych i chemicznych, które sprawiają, że mogą być idealnym zamiennikiem krzemu w ogniwach fotowoltaicznych. W przeciwieństwie do tradycyjnych krzemowych paneli, które wymagają skomplikowanego i kosztownego procesu produkcji, perowskity można wytwarzać w prostszy sposób, np. poprzez drukowanie cienkich warstw na elastycznych podłożach.

Ich wyjątkowa struktura pozwala na projektowanie ultralekkich i przezroczystych paneli, które można nakładać na szkło, tworzywa sztuczne czy nawet tkaniny. Oznacza to, że w przyszłości ogniwa perowskitowe mogą być stosowane w miejscach, gdzie tradycyjne panele nie mają zastosowania – na oknach budynków, dachach samochodów czy ekranach smartfonów.

Dotychczasowe próby komercjalizacji tej technologii napotykały jednak poważną przeszkodę: perowskity bardzo szybko ulegały degradacji pod wpływem wilgoci, tlenu oraz promieniowania UV. Klasyczne ogniwa perowskitowe działały zaledwie około 100 godzin, co czyniło je zupełnie nieprzydatnymi w praktyce. Teraz naukowcy znaleźli rozwiązanie, które może raz na zawsze zmienić ich przyszłość.

Nanocząstki wydłużają trwałość perowskitów

Zespół badaczy opracował metodę wzbogacania perowskitów o nanocząstki, co skutecznie poprawia ich odporność na degradację. W efekcie udało się stworzyć ogniwa, które działają przez 1530 godzin – niemal dziesięć razy dłużej niż wcześniejsze konstrukcje.

Klucz do sukcesu tkwi w zmianie struktury molekularnej perowskitu. Nanocząstki zapobiegają powstawaniu mikrouszkodzeń, które wcześniej prowadziły do szybkiej utraty sprawności ogniwa. Dzięki temu nowa technologia nie tylko zwiększa trwałość paneli, ale także poprawia ich wydajność w różnych warunkach atmosferycznych.

To odkrycie może być kamieniem milowym w rozwoju fotowoltaiki. Wydłużona żywotność oznacza, że ogniwa perowskitowe mogą realnie konkurować z krzemowymi pod względem opłacalności. Jeśli uda się je dalej udoskonalić, mogą w przyszłości stać się podstawowym źródłem energii słonecznej.

Jakie korzyści przyniesie ta technologia?

Postęp w dziedzinie ogniw perowskitowych może wpłynąć na cały sektor energetyczny. Oto kilka kluczowych korzyści, jakie niesie ta technologia:

• niższe koszty produkcji – perowskity można wytwarzać w procesie znacznie mniej energochłonnym niż krzem, co przekłada się na niższe ceny paneli słonecznych.
• większa elastyczność zastosowań – dzięki swojej lekkości i możliwości aplikacji na różnych powierzchniach, perowskity mogą być wykorzystywane tam, gdzie tradycyjne panele nie znajdują zastosowania.
• lepsza efektywność przy słabym nasłonecznieniu – w porównaniu do ogniw krzemowych, perowskity mogą efektywniej pracować nawet w warunkach zachmurzenia, co jest kluczowe dla obszarów o mniejszym nasłonecznieniu.
• szybsza produkcja – proces produkcji perowskitów jest prostszy i bardziej skalowalny, co umożliwia ich masową produkcję w krótszym czasie.

Czy perowskity zastąpią krzemowe panele?

Choć rozwój perowskitów przyciąga uwagę naukowców i inwestorów, krzemowe ogniwa nadal dominują na rynku. Są sprawdzone, wytrzymałe i wciąż udoskonalane. Przewiduje się, że w najbliższych latach oba rodzaje technologii będą współistnieć – perowskity mogą uzupełniać krzemowe panele, zwiększając efektywność systemów fotowoltaicznych.

Jednym z możliwych rozwiązań są tzw. tandemowe ogniwa słoneczne, łączące obie technologie. Perowskity mogą pełnić rolę dodatkowej warstwy na ogniwach krzemowych, zwiększając ich wydajność i pozwalając na większą produkcję energii. W ten sposób można stopniowo wprowadzać nową technologię, bez konieczności rezygnowania z obecnych rozwiązań.

Przyszłość energetyki słonecznej

Rosnące zapotrzebowanie na odnawialne źródła energii sprawia, że technologie solarne rozwijają się w zawrotnym tempie. Wprowadzenie trwałych i wydajnych ogniw perowskitowych może przyspieszyć przejście na zieloną energię, redukując jednocześnie zależność od paliw kopalnych.

Przed naukowcami wciąż stoją wyzwania – konieczne jest dalsze testowanie trwałości ogniw w rzeczywistych warunkach oraz opracowanie metod masowej produkcji. Jednak jeśli technologia ta zostanie dopracowana, możemy być świadkami rewolucji w energetyce słonecznej, która uczyni odnawialne źródła energii jeszcze bardziej dostępnymi.

Źródło: Live Science