11 lipca 2022 r. – Fotowoltaika (PV) odgrywa kluczową rolę w dekarbonizacji domów, przedsiębiorstw i przemysłu. Coraz częściej jest adoptowana jako ekonomicznie efektywne, niezawodne i zrównoważone rozwiązanie w produkcji energii. Globalna zainstalowana moc PV wzrosła z 2 GW w 2002 roku do ponad 1 TW (1000 GW) w 2022 r. i oczekuje się, że będzie nadal znacząco rosnąć w nadchodzących dekadach, ponieważ kraje dążą do spełnienia swoich celów klimatycznych i potrzeb energetycznych.
Technologia ogniw słonecznych perowskitowo-krzemowych generuje więcej energii elektrycznej niż standardowa technologia krzemowa i ma znaczące obietnice przyspieszenia wdrażania energii słonecznej na całym świecie. Technologia ta opiera się na systemie tandemowym, gdzie komórka perowskitowa jest osadzana na komórce krzemowej, maksymalizując wytworzoną moc z połączonej komórki. Ta technologia tandemowa pobiła światowe rekordy wydajności konwersji słonecznej, która obecnie osiągnęła ponad 31%.
Zrozumienie wpływu środowiskowego modułów PV na cały cykl życia jest niezbędne do projektowania bardziej zrównoważonych systemów energii słonecznej. Jednak dotychczasowe oceny cyklu życia modułów perowskitowo-krzemowych PV opierały się głównie na danych z laboratoriów i obiektów testowych, a nie producentów. Teraz, w artykule opublikowanym w Sustainable Energy & Fuels, po raz pierwszy badacze ocenili wydajność środowiskową przemysłowo wyprodukowanych modułów PV perowskitowo-krzemowych.
„Stwierdziliśmy, że moduły PV perowskitowo-krzemowe mają mniejszy wpływ na środowisko niż konwencjonalne moduły heterozłącze krzemowe w ciągu 25-letniej żywotności,” mówi Bernd Stannowski z Helmholtz-Zentrum Berlin, współautor badania.
Badacze przeprowadzili kompleksową ocenę cyklu życia modułu perowskitowo-krzemowego w kilku kategoriach, w tym potencjału globalnego ocieplenia, zużycia wody, toksyczności dla ludzi i morskiego ekosystemu oraz wykorzystania metali. Ocenili materiały i zużycie energii dla 'kołyski do bramy’ cyklu życia modułu, obejmując wszystkie materiały i zużycie energii dla produkcji płytek, produkcji komórki perowskitowej i produkcji modułów.
Następnie porównali wpływ środowiskowy modułu tandemowego z energią wytworzoną w ciągu jego życia.
„Odkryliśmy, że moduł perowskitowo-krzemowy ma od 6% do 18% mniejszy wpływ na środowisko niż moduł krzemowy, gdy weźmiemy pod uwagę dodatkową energię wytworzoną w ciągu 25-letniej żywotności modułu tandemowego,” mówi Martin Roffeis, współautor z Technicznej Uniwersytetu Berlina.
Moduł tandemowy użyty w badaniu wygenerowałby tę samą ilość energii elektrycznej w 22 latach, co odniesiony moduł heterozłącze krzemowe w ciągu 25 lat.
„Wyższa sprawność konwersji mocy modułu tandemowego perowskitowo-krzemowego rekompensuje jego wpływ na środowisko ze względu na dodatkowy materiał perowskitowy i procesy,” zauważa Jan-Christoph Goldschmidt, współautor, który przeprowadził badanie będąc w Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, a obecnie w Philipps University of Marburg.
Badanie stwierdza również, że wpływ środowiskowy modułu perowskitowo-krzemowego jest w dużej mierze wpływany przez energię zużytą podczas produkcji płytek krzemowych.
Oxford PV dostarczył moduł perowskitowo-krzemowy i dane procesowe do badania ze swojej linii produkcyjnej w Niemczech.
„Zrównoważoność materiałów słonecznych i łańcuchów dostaw zyskuje na znaczeniu, gdy świat wdraża energię słoneczną na poziomie multi-terawatowym,” mówi Laura Miranda Pérez, Kierownik Działu Badań Materiałów w Oxford PV. „Mamy nadzieję, że nasz wkład pomoże branży i szerszej społeczności naukowej poprawić projekt, produkcję i zarządzanie końcem życia technologii tandemowych, wspierając ich wdrożenie.”
Dodatkowe informacje
Artykuł „New insights into the environmental performance of perovskite-on-silicon tandem solar cells – a life cycle assessment of industrially manufactured modules”, został napisany przez Martina Roffeisa, Simona Kirnera, Jan-Christopha Goldschmidta, Bernda Stannowskiego, Laurę Mirandę Pérez, Christophera Case i Matthiasa Finkbeinera. Artykuł pojawił się w Sustainable Energy & Fuels 7 maja 2022 roku i jest dostępny pod adresem https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/se/d2se00096b
Badanie mierzy wydajność środowiskową przemysłowo wyprodukowanych modułów perowskitowo-krzemowych tandemowych ogniw słonecznych na podstawie oceny cyklu życia z użyciem metody ReCiPe 2016 v1.1.
Globalne dane dotyczące zainstalowanej mocy PV w tym artykule oparte są na danych z Global Market Outlook for Solar Power 2022–2026, autorstwa SolarPower Europe, 2022.
