Zlato a perovskit premenia okná na priehľadné solárne články

ZDROJ | World Industrial Reporter

Zmeniť všetky tie mrakodrapy zo skla a ocele na solárne elektrárne a pridať k tomu aj okná na ostatných veľkých aj malých budovách – to by bola zaujímavá energetická revolúcia. Uskutočniť ju môžu transparentné solárne články.

Aj preto na vývoji technológií, ktoré to umožnia, pracujú vedci po celom svete. Problém je, že priehľadnosť a vysoká účinnosť solárnych panelov sú dve protichodné požiadavky. Ak má byť fotón svetla zachytený atómom polovodiča, aby vyrazil elektrón, nemôže zároveň putovať skrz materiál, aby využil jeho priehľadnosť.

ZDROJ | Solar Edition

Je to teda vždy o kompromisoch, ale čo najvyššia účinnosť je dôležitá. Vývojom priehľadných solárnych článkov, ktoré sa dajú zároveň využiť ako okná v domácnostiach a iných budovách, sa zaoberá medzinárodný tím vedcov z americkej Penn State University, čínskej Shaanxi Normal University, Čínskej akadémie vied, čínskej Hubei University a U.S. Army Combat Capabilities Development Command.

Výsledkom práce vedcov je nový typ priehľadnej elektródy, ktorá môže fungovať ako kľúčový stavebný prvok takýchto článkov. Podarilo sa prekonať niektoré problémy s výkonom pri predchádzajúcom úsilí v tejto oblasti a vytvoriť tak základ pre pokročilé tandemové solárne články, ktoré kombinujú silné stránky dvoch samostatných, no dopĺňajúcich sa technológií – kremíka a perovskitu. Výskum bol publikovaný v časopise Nano Energy.

Pozrite siTandem perovskit / kremík – účinný a lacný

Solárne články na báze kremíka sú dlhodobo základom fotovoltaických technológií, ale v poslednej dobe vidíme, že sa objavujú aj články na báze perovskitu.

Ich stále sa zvyšujúca efektívnosť stavia tieto solárne články do pozornosti pri stratégii výroby elektriny zo slnka. Jednou z perspektívnych možností je kombinovať ich s tradičnými článkami na báze kremíka, aby sa znížili náklady a ponúkla vyššia efektivita konverzie. Na tom sa pracuje už dlhšie, no neriešilo to otázku priehľadnosti panelov.

Aktuálny stav vo vývoji technológií fotovoltaických článkov. Fialové čiary patria extrémne drahým technológiám, ktoré sú určené pre armádu, kozmický výskum a podobne. Perovskitové články sa rýchlo zlepšujú.ZDROJ | Wikipedia

Tento najnovší výskum vychádza z predošlých prác okolo elektródových materiálov pre perovskitové solárne články. Vedci zistili, že by sa dali použiť ultratenké filmy zo zlata ako priehľadné elektródy pre tieto články, ale snaha vytvoriť rovnomernú vrstvu viedla k zlej vodivosti. Nový výskum odhalil, že použitie chrómu ako očkovacej vrstvy pre tvorbu zlatého filmu môže tieto problémy prekonať.

Pozrite siSaule Technologies zmení okná na solárne elektrárne

„Za normálnych okolností, ak vypestujete tenkú vrstvu zlata, nanočastice sa spoja a vytvoria malé ostrovy,“ hovorí Dong Yang z Penn State University. „Chróm má veľkú povrchovú energiu, ktorá poskytuje dobrý priestor na to, aby na ňom zlato rástlo, a umožňuje, aby vytvorilo súvislý tenký film.“

Tieto ultratenké elektródy ako súčasť funkčného perovskitového článku sa ukázali ako stabilné. Perovskitová bunka sama o sebe vykazovala účinnosť 19,8 percenta, čo je podľa výskumného tímu rekord pre polopriehľadnú bunku. Kombináciou s kremíkovým článkom na vytvorenie tandemovej verzie sa podarilo účinnosť zvýšiť na 28,3 percenta, čo je fascinujúce. Samotný kremíkový článok pritom mal 23,3 percentnú účinnosť.

Vedci zistili, že použitie základnej chrómovej vrstvy  umožnilo vypestovať ultratenký zlatý film, ktorý slúži ako priehľadná elektróda s dobrou vodivosťou pre perovskitové solárne články.

Päťpercentné zlepšenie efektívnosti sa môže zdať pomerne zanedbateľné, ale pri priehľadných článkoch je obrovské, tvrdí autor štúdie Shashank Priya. V praxi to znamená, že z každého štvorcového metra solárnych panelov získate o 50 W výkonu navyše. Solárne elektrárne majú pritom tisícky panelov, takže sumárny prírastok výkonu bude markantný.

Napriek povzbudivým výsledkom, na zasklievanie okien priehľadnými solárnymi panelmi na tejto báze je ešte priskoro. Ako však hovorí spoluautor výskumu Kai Wang z Penn State, ide o veľký krok, pretože sa konečne podarilo vyrobiť efektívne, polopriehľadné solárne články. Také by sa jedného dňa mohli namiesto sklenených výplní objaviť na oknách v domácnostiach a kancelárskych budovách a vyrábať elektrinu zo slnečného žiarenia, ktorá sa inak stráca.

ZdrojPenn State University

Komentáre k článku