reklama
Aktuality  |  Články  |  Recenze
Doporučení  |  Diskuze
Grafické karty a hry  |  Procesory
Storage a RAM
Monitory  |  Ostatní
Akumulátory, EV
Robotika, AI
Průzkum vesmíru
Digimanie  |  TV Freak  |  Svět mobilně

Japonští vědci zlepšili životnost solárních perovskitových panelů, ale nestačí to

21.7.2020, Milan Šurkala, aktualita
Japonští vědci zlepšili životnost solárních perovskitových panelů, ale nestačí to
Perovskitové solární panely vypadají být slibnou technologií do budoucna, stále ale mají obrovský problém v mizerné životnosti. Japonští vědci se to rozhodli zlepšit při současném dosažení solidní efektivity.
Poslední dobou se hodně mluví o perovskitových solárních panelech, které mají potenciál stát se alternativní technologií k těm stávajícím (křemíkovým). Použít se dají samy o sobě a díky svým vlastnostem (průhlednost, lepší ohebnost) i tam, kde to s křemíkovými moc dobře nešlo, slibně vypadají být také hybridní panely, které vzniknou jejich kombinací. Aby však došlo ke komerčnímu nasazení této velmi mladé technologie (existuje jen pár let), je potřeba vyřešit všechny potřebné problémy. Musí být levné, efektivní a mít dobrou životnost. I když se vědci soustředí na všechny tři oblasti, prozatím to byla především efektivita, případně cena. Životnost je ale nadále velkým a naprosto zásadním problémem.
 
Solární panely
ilustrační foto stávajících křemíkových panelů, zdroj: Oregon Department of Transportation (Smallman12q) [CC BY 2.0]
 
Vědci z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) se proto zaměřili právě na tento problém, který brání většímu praktickému nasazení. Důležité je, aby perovskitová vrstva správně pracovala a chemicky nebo jinak nechtěným způsobem nereagovala se svým okolím. Výsledkem nového výzkumu je tak mnohovrstvý perovskitový solární panel, kde je aktivní perovskitová vrstva zhruba uprostřed. Nad ní a pod ní jsou dvě transportní vrstvy, které se starají o přesun elektronů, resp. tzv. elektronových děr, tedy vedení proudu. Rozhraní mezi těmito vrstvami bylo vylepšeno chemikálií EDTAK, která zabraňuje oxidu cínatému v elektronové transportní vrstvě v nechtěných reakcích s perovskitovou vrstvou, což zlepšuje stabilitu. Draslík v chemikálii EDTAK současně "léčí" defekty vzniklé v perovskitové vrstvě a také pomáhá elektronové vrstvě ve "sběru" elektronů.
 
Podobná vylepšení provedli vědci i na spodní vrstvě. Tam přidali perovskit EAMA, který naopak pomáhá vylepšit vodivé vlastnosti potřebné pro tuto vrstvu. Zároveň vylepšuje stabilitu při vysokých teplotách a vlhkosti (tento materiál vyplňuje defekty v perovskitové vrstvě, které pak nevyplní vlhkost). Vrstva EAMA dále vylepšuje tyto vlastnosti díky polymeru PH3T se svými vodě odpudivými vlastnostmi, zabraňuje také částečkám zlata z elektrod v jejich cestě do aktivní perovskitové vrstvy, což by ji nenávratně poškodilo.
 
Svůj výzkum prezentovali na panelu s plochou 22,4 cm2, což je v takové fázi výzkumu relativně velká plocha (obvykle se vývoj provádí na ploškách v řádu desetin, příp. několika málo jednotkách cm2). Tyto panely přináší velmi slušnou 16,6% efektivitu, což je jedna z dosud nejvyšších dosažených. Životnost byla znatelně vylepšena, nicméně se stále ukazuje, že perovskity mají před sebou ještě hodně dlouhou cestu. Pod světlem AM1.5G (světlo prosvítající přes 1,5 tloušťky atmosféry - odpovídající zhruba naší zeměpisné šířce) po 2000 hodinách dosahoval 86 % původního výkonu. T90 (čas, při kterém klesne efektivita pod 90 % původní) činí 1570 hodin a T80 je pak 2680 hodin.
 
Počítám-li dobře, u nás by to znamenalo životnost (při účinnosti přes 80 % té maximální) něco přes dva roky. AM1.5G odpovídá 1000W/m2, u nás dopadne za rok cca 1000-1300 kWh/m2 (počítejme 1150), tedy ročně souhrnem 1150 hodin světla dle AM1.5G. 2680/1150 = cca 2,3 roku, po kterých by účinnost klesla pod 80 % původní. To je pro praktické nasazení stále ještě málo, nicméně to ukazuje, jaké postupy mohou být použity pro další vývoj do budoucna.
 


Autor: Milan Šurkala
Vystudoval doktorský program v oboru informatiky a programování se zaměřením na počítačovou grafiku. Nepřehlédněte jeho seriál Fotíme s Koalou o základech fotografování.
reklama
reklama