Interiérové solární panely: skoro jako perovskity, ale bez olova

Ideální solární panel patrně neexistuje. Křemíkové panely jsou tu s námi už mnoho let, ale stále jsou drahé a velké, ani jejich výroba není příliš ekologická. Mají už solidní účinnost, ale dobře pracují jen při přímém slunečním světle. Zatímco venku mají účinnost přes 20 %, v interiérech dokáží i to málo světla, které tam je, konvertovat jen se zhruba 4-9 % účinností. Perovskity vypadají slibně, lépe pracují s kratšími vlnovými délkami světla a ambientním světlem, jsou tenčí, mohou být snáze ohebné a průsvitné. Jenže obvykle mají ještě větší problém s ekologií, neboť většina z nich obsahuje toxické olovo. A to je pak problém s normami RoHS. Vědci z Imperial College London se tak rozhodli vyvinout materiály, které budou podobné perovskitům, ale nebudou obsahovat olovo.

 

 

V jejich případě jde o dva materiály, BiOI a Cs₃Sb₂Cl_xI_9‐x. Zde se tedy místo olova využívá bismutu a antimonu. Zatímco sloučeniny prvního nejsou toxické, u druhého už to neplatí (takže je na místě otázka, zda se vůbec vyplatí nahrazovat jeden toxický prvek druhým). Ukázalo se, že tyto materiály jsou naprosto nepoužitelné pro venkovní solární panely, kde mají opravdu mizernou cca 1% účinnost (při světle AM1.5G), ale mnohem lepší jsou v interiérech, kde se pohybují okolo 4 až 5 %, tedy blízko úrovně křemíkových panelů. Tímto by mohly sloužit k napájení různé nízkoodběrové elektroniky a díky svým optickým vlastnostem mohou plnit i dekorační funkci. Zajímavostí je, že se účinnost materiálů časem nesnižuje, ale naopak zvyšuje. Alespoň to platilo pro prvních 5 měsíců testu. Vědci neví proč, ale patrně se postupem času optimalizuje struktura materiálů.

 

Pokud jde o účinnosti BiOI, tak pod světlem AM1.5G je jen 0,7 až 0,9 % (podle toho, na kterou stranu se svítí), nicméně pod bílou LED (WLED) je to už 3,4 až 4,0 % a světlo z fluorescenční zářivky už dokáže konvertovat se 4,3 až 4,4% účinností. Cs₃Sb₂Cl_xI_9‐x je na tom o něco lépe, tam AM1.5G zvládá s 1,2% účinností, WLED se 3,7 až 4,4% a fluorescenční zdroje pak se 4,1 až 4,9% účinností. Vědci tak vidí smysl solárních panelů založených na této technologii např. u některých wearables nebo k napájení tzv. "chytrého prachu" (malých senzorů). Ploška 7,25 mm2 by měla zvládnout napájet asi 7000 tranzistorů.

 

Zdroj: wiley.com, imperial.ac.uk