Perowskitowe ogniwa tandemowe: przyszłość energetyki słonecznej

Czy można stworzyć moduły fotowoltaiczne o wyższej sprawności, szybszej produkcji i niższych kosztach? Perowskitowe ogniwa tandemowe otwierają nowy rozdział w technologii PV, łącząc warstwę perowskitu z krzemem i znacząco zwiększając efektywność konwersji światła w energię. To rozwiązanie może zrewolucjonizować rynek fotowoltaiki i przyspieszyć globalną transformację energetyczną.

Jak działa ogniwo fotowoltaiczne?

Podstawą każdego ogniwa słonecznego jest półprzewodnik, który przekształca promieniowanie słoneczne w prąd elektryczny. Do tej pory dominował krzem, używany w ponad 90% modułów PV. Jest wydajny, trwały i stosunkowo tani, ale zbliża się do granicy swoich możliwości technologicznych. Dlatego branża poszukuje nowych materiałów, które pozwolą zwiększyć sprawność konwersji energii.

Perowskity – rewolucyjny materiał

Perowskity, o strukturze krystalicznej ABX3, od 2006 roku odnotowały wzrost sprawności z 3% do ponad 26%. Wyróżniają się lekkością, elastycznością i półprzezroczystością, co otwiera drogę do zastosowań poza tradycyjnymi panelami – np. w oknach budynków czy mobilnych instalacjach.

Ich największym atutem jest jednak możliwość łączenia z krzemem w postaci ogniw tandemowych. Warstwa perowskitu pochłania promieniowanie widzialne i ultrafioletowe, a krzem – podczerwone. Dzięki temu moduł tandemowy wykorzystuje znacznie szersze spektrum światła i generuje więcej energii.

Qcells i badania nad tandemami

Firma Qcells, we współpracy z Helmholtz-Zentrum Berlin, osiągnęła rekordową sprawność 29,9% na powierzchni 1 cm², co zostało potwierdzone w kwietniu 2023 roku. To kamień milowy na drodze do komercjalizacji technologii. Dzięki inwestycjom w badania, Qcells planuje uruchomienie masowej produkcji ogniw tandemowych w 2026 roku.

Wyzwania i perspektywy

Największą barierą pozostaje stabilność perowskitów, które są wrażliwe na wilgoć i wysoką temperaturę. Hanwha intensywnie pracuje nad zwiększeniem ich trwałości oraz opracowaniem procesów produkcyjnych na skalę przemysłową. Jeśli te problemy zostaną rozwiązane, perowskitowe tandemy mogą stać się przełomem w branży.

Przyszłość energii odnawialnej

Wdrożenie ogniw tandemowych pozwoli zwiększyć efektywność paneli nawet o 16% w stosunku do klasycznych modułów. To oznacza większą ilość energii przy tej samej powierzchni instalacji, a więc szybszy zwrot inwestycji i mniejsze koszty transformacji energetycznej. Perowskity stają się symbolem kolejnej rewolucji technologicznej w OZE.

Źródło: https://www.hanwha.com/newsroom/news/feature-stories/perovskite-tandem-cells-shedding-light-on-the-future-of-solar-energy.do