Czy można połączyć ogniwa fotowoltaiki? Amerykanie mają na to sposób

Panele słoneczne od dawna pełnią kluczową rolę jako źródło energii, lecz ich dalsze doskonalenie staje się coraz bardziej skomplikowane – zauważają eksperci z Uniwersytetu Princeton w USA. Wzrastającą popularność zyskują ogniwa bazujące na kryształach perowskitowych, które jednak charakteryzują się dużą wrażliwością na zmiany napięcia. Jak tłumaczą naukowcy, nawet drobny cień rzucany przez drzewo może niemal całkowicie uniemożliwić ich działanie.

Obecnie, we współpracy z ekspertami z uczelni King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) w Arabii Saudyjskiej, badacze opracowali połączenie tradycyjnych i perowskitowych ogniw słonecznych.

Publikacja w czasopiśmie "Joule" ujawnia, że takie zintegrowane ogniwa skutecznie zabezpieczają delikatne perowskitowe komponenty przed wahaniami napięcia, jednocześnie osiągając lepszą wydajność niż każde z osobna.

Hybrydowe ogniwa charakteryzują się wyższą efektywnością przetwarzania energii w porównaniu do samodzielnych ogniw krzemowych i perowskitowych – poinformował prof. Barry Rand, kierujący badaniami. – Podejrzewaliśmy, że oprócz zwiększonej wydajności, takie zintegrowane rozwiązania mogą również pomóc w rozwiązaniu problemów ze stabilnością, które dotykają perowskitów. Ogniwa krzemowe są znacznie bardziej stabilne – dodał.

Po zintegrowaniu okazało się, że ich odporność na zakłócenia jest porównywalna do odporności tradycyjnych ogniw krzemowych, co było dla badaczy zaskakujące.

– Zwykle połączenie dwóch różnych materiałów prowadzi do tego, że słabszy element określa całkowitą wytrzymałość zestawu – zauważył prof. Stefaan De Wolf z KAUST, współautor badań. – W tym przypadku to mocniejszy komponent chronił słabszy.

Naukowcy są przekonani, że ich innowacja może być stosunkowo łatwo wdrożona komercyjnie, bez potrzeby tworzenia nowych linii produkcyjnych dla perowskitów. Wystarczy zaadoptować istniejące technologie.

Mimo to, przed wynalazcami stoją jeszcze pewne wyzwania, jak na przykład mniejsza odporność na wysokie temperatury.

Jeśli uda się rozwiązać inne problemy związane ze stabilnością, hybrydowe ogniwa mogą w przyszłości zastąpić obecnie używane technologie, oferując lepszą wydajność – podkreślił prof. Rand. – Wyniki naszych badań jasno pokazują, że rozwój ogniw tandemowych powinien być kluczowym kierunkiem badań nad energią słoneczną.