Wielka siła połączenia. Nowe, tandemowe ogniwa słoneczne

Zarówno tradycyjne ogniwa fotowoltaiczne, jak i te, które opierają się na perowskitach, mają swoje plusy i minusy. Amerykańscy naukowy pomyśleli, że dobrym pomysłem będzie połączenie jednych z drugimi. Tak też zrobili, a efekt okazał się bardziej niż zadowalający.

Choć ogniwa słoneczne to już od długiego czasu jedno z ważniejszych źródeł energii, ich ulepszanie staje się coraz trudniejsze – zwracają uwagę specjaliści z Uniwersytetu Princeton (USA). Od niedawna coraz popularniejsze stają się nowego typu ogniwa – oparte na kryształach zwanych perowskitami. Są one jednak wyjątkowo wrażliwe na wahania napięcia. Jak wyjaśniają badacze, wystarczy cień rzucony przez drzewo, aby ogniwo praktycznie stało się nieaktywne.

Teraz, razem z ekspertami z saudyjskiej uczelni King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), badacze połączyli tradycyjne ogniwa słoneczne z perowskitowymi.

Wyniki, opublikowane w czasopiśmie "Joule", pokazują, że takie połączenie chroni delikatną komórkę perowskitową przed uszkodzeniem spowodowanym wahaniami napięcia, jednocześnie zapewniając większą wydajność w porównaniu do tej, którą każde z tych ogniw mogłoby osiągnąć samodzielnie.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

– Łączone ogniwa wykazały wyższą wydajność przekształcania energii, niż pojedyncze ogniwa krzemowe lub perowskitowe – poinformował kierujący badaniem prof. Barry Rand. – Myśleliśmy, że oprócz wyższej wydajności, łączone ogniwa słoneczne mogą także rozwiązać część wyzwań związanych ze stabilnością, które stoją przed perowskitami. Ogniwa krzemowe są bowiem znacznie bardziej stabilne – dodał.

Połączone ogniwa okazały się równie odporne na zakłócenia, jak zwykłe ogniwo krzemowe. Trochę to badaczy zaskoczyło.

– Kiedy łączy się z sobą dwa różne materiały, to zazwyczaj najsłabsze ogniwo decyduje o ogólnej wytrzymałości łańcucha – zwrócił uwagę współautor badania, prof. Stefaan De Wolf z KAUST. – Jednak w tym przypadku to właśnie silniejszy komponent chronił słabszy.

Naukowcy twierdzą przy tym, że ich wynalazek powinien być relatywnie łatwy w komercjalizacji. Zamiast budowy nowych linii produkcyjnych zaprojektowanych pod kątem perowskitów, można będzie wykorzystać standardowe technologie.

Do pokonania pozostało jednak jeszcze kilka wyzwań. Wśród nich można np. wymienić mniejszą odporność na ciepło.

– Jeśli uda się rozwiązać inne wyzwania związane ze stabilnością, łączone ogniwa słoneczne mogą zająć miejsce działającej już komercyjnie technologii i zaoferować lepsze wyniki – podkreślił prof. Rand. – Nasze rezultaty przekonująco dowodzą, że urządzenia tandemowe powinny stanowić kluczowy obszar badań nad energią słoneczną w przyszłości.