Perowskity – obietnica i wyzwania dla fotowoltaiki
Perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne od kilku lat wzbudzają ogromne zainteresowanie naukowców i branży OZE. Ich wysoka wydajność konwersji światła na energię elektryczną została już udowodniona w laboratoriach, jednak komercjalizacja tej technologii napotyka na barierę w postaci niepewnej trwałości modułów.
Apel amerykańskich laboratoriów: czas na testy terenowe
Eksperci z amerykańskiego National Renewable Energy Laboratory (NREL) oraz Sandia National Laboratories podkreślają, iż najważniejsze dla dalszego rozwoju perowskitów są badania nad ich zachowaniem w warunkach zewnętrznych. W opublikowanym w czasopiśmie Nature Energy artykule naukowcy argumentują, iż dotychczas zbyt duży nacisk kładziono na sprawność, a zbyt mały na niezawodność i odporność na czynniki środowiskowe.
„Nie twierdzimy, iż temat sprawności jest całkowicie zamknięty, ale udowodniono już na tyle, iż można przesunąć akcent na niezawodność.” – Laura Schelhas, starsza badaczka NREL
Laura Schelhas, wicedyrektorka Photovoltaic Accelerator for Commercializing Technologies (PACT) Center, podkreśla, iż prowadzone są już testy terenowe perowskitowych modułów zarówno w Kolorado, jak i w Nowym Meksyku. W ciągu ostatnich pięciu lat w PACT Center przetestowano około 650 modułów perowskitowych.
Trwałość – warunek konieczny dla komercjalizacji
Tim Silverman, starszy naukowiec NREL i współautor publikacji, zwraca uwagę, iż społeczność naukowa powinna powtórzyć cykl badań znany z technologii krzemowych: wystawiać moduły na działanie warunków atmosferycznych, obserwować ich awarie i na tej podstawie ulepszać konstrukcję oraz materiały.
„Nie da się produkować energii wyłącznie dzięki sprawności. Potrzebujemy także urządzeń, które przetrwają długie lata na zewnątrz.” – Tim Silverman, NREL
Obecnie panele krzemowe są standardem rynkowym i ich trwałość jest gwarantowana na dekady, dzięki wieloletnim testom i analizom terenowym. W przypadku perowskitów takich danych wciąż brakuje. Testy laboratoryjne poddają moduły określonym czynnikom przez ustalony czas, ale nie dają pewności co do ich wytrzymałości w realnych warunkach.
„Robię jeden test przez 1000 godzin i to ma mi powiedzieć, iż moduł wytrzyma 35 lat? Nie, niestety to tak nie działa.” – Laura Schelhas, NREL
Rekomendacje dla branży perowskitowej
- Jak najwcześniejsze rozpoczęcie testów terenowych, by zebrać możliwie długie serie danych.
- Wykonywanie precyzyjnych pomiarów laboratoryjnych przed i po ekspozycji na warunki zewnętrzne oraz testach przyspieszonych.
- Analizowanie przyczyn awarii i wdrażanie zmian w materiałach, konstrukcji lub technologii produkcji nowych modułów.
Szansa na dywersyfikację rynku PV
Perowskity mogą stać się impulsem do rozwoju krajowego przemysłu PV, zwłaszcza w USA, gdzie w tej chwili produkcja krzemowa jest mocno uzależniona od importu. Moduły perowskitowe powstają poprzez nanoszenie cienkiej warstwy związków chemicznych na szkło, co pozwala ograniczyć zależność od zagranicznych surowców.
„Najbardziej ekscytuje nas w perowskitach to, iż mogą zapewnić bezpieczny, konkurencyjny kosztowo potencjał dla USA.” – Laura Schelhas, NREL
Autorzy publikacji podkreślają potrzebę współpracy między firmami, uczelniami i instytucjami badawczymi oraz dzielenia się wiedzą i doświadczeniem, by przyspieszyć wdrożenie perowskitów na rynek.
Źródło: NREL
