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.
Panele fotowoltaiczne
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.
Połączyli ogniwa słoneczne. Większa wydajność i wytrzymałość
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.
Tandemowe ogniwa słoneczne mają potencjał
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.
Komercjalizacja powinna być łatwa, lecz są pewne wyzwania
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.
