Na periferiji Brandenburga an der Havela, u Njemačkoj, nalazi se fabrika koja obećava revoluciju u budućnosti solarne energije. Tamo britanska kompanija Oxford PV proizvodi solarne ćelije koje koriste perovskiti, materijal koji mnogi smatraju ključnim za budućnost solarne energije. Ove ćelije predstavljaju novu vrstu tehnologije zasnovane na perovskitu, koja bi mogla promijeniti pejzaž obnovljive energije.
Fabrika solarnih tehnologija
Oxford PV fabrika je okružena mirnom okolinom, ali unutra se razvijaju inovacije koje bi mogle transformisati proizvodnju solarne energije. Chris Case, glavni tehnološki direktor kompanije, opisuje ovo mjesto kao “ostvarenje mojih najdubljih težnji”.
Oxford PV, zajedno sa drugim kompanijama, kao što je QCells, je stavio svoju vjeru u perovskit tehnologiju. Ovaj fotonaponski materijal, relativno jeftin i lak za nabavku, pokazao je veliki potencijal u poboljšanju efikasnosti solarnih panela. Naime, očekuje se da će komercijalni solarni paneli sa perovskit-silikonskim ćelijama ući na tržište sljedeće godine.
Što se tiče ostalih kompanija u ovoj oblasti, Hanwha QCells je najavio svoju namjeru da uloži 100 miliona dolara u proizvodnu liniju za tandem solarne ćelije, integrirajući silicijum i perovskit, tehnologiju koja će biti operativna do kraja 2024. To pokazuje da se veliki brendovi klade snažno na ovoj inovaciji.
Nova vrsta solarnih ćelija sa perovskit tehnologijom
Ono što je fascinantno kod solarnih ćelija napravljenih od perovskita je njihova sposobnost da uhvate veću količinu sunčeve svjetlosti u odnosu na konvencionalne silikonske ćelije. Integracijom oba materijala, kroz tzv tandem solarne ćelije, ukupna efikasnost konverzije energije može se povećati. Dok same silicijumske solarne ćelije mogu dostići efikasnost do 26%, perovskitne tandem ćelije lako prelaze tu granicu, postižući i do 31,6%, kao što je nedavno pokazao Fraunhofer institut.
Tandem ćelije imaju prednost u hvatanju većeg raspona solarnih talasnih dužina. Ovo omogućava do 20% veću proizvodnju energije u poređenju sa tradicionalnim silikonskim ćelijama. Međutim, početni trošak perovskita ostaje izazov, iako zagovornici tehnologije primjećuju da će u gustim urbanim područjima ili industrijskim kompleksima gdje je zemljište ograničeno, povećana proizvodnja električne energije brzo nadoknaditi dodatne troškove.
Utjecaj novog tipa perovskitnih solarnih ćelija
Uticaj ove tehnologije je značajan. Za razliku od silikonskih ćelija, perovskitne ćelije se mogu proizvoditi na mnogo nižim temperaturama, smanjujući troškove proizvodnje. Osim toga, fleksibilniji su i lakši te se mogu primijeniti na raznovrsnije površine, kao što su balkoni ili čak okviri prozora.
Očekuje se da će tržište solarne energije trebati do 75 teravata (TW) kapaciteta instaliran do 2050. godine u poređenju sa sadašnjim 1,2 TW. Uprkos napretku u perovskitima, izazov ostaje njihova izdržljivost. Ipak, važan napredak u materijalima i površinskim tretmanima, kao što su pasivizacija, značajno poboljšavaju svoju dugoročnu stabilnost.
Na primjer, istraživači su otkrili da pasivizacija pomoću aminosilana može poboljšati i efikasnost i operativnu stabilnost perovskitnih ćelija. Zahvaljujući ovim tretmanima, bilo je moguće zadržati do 95% prvobitne efikasnosti nakon 1.500 sati upotrebe u ekstremnim uslovima.
Rekordi u efikasnosti
Perovskite solarne ćelije su evoluirale veoma brzo. Dok su 2009. jedva mogli da pretvore 3,8% sunčeve svetlosti u energiju, sadašnje verzije već dostižu 26,1% efikasnosti, a čak 31,6% u tandem obliku sa silicijumom, kao što smo ranije spomenuli.
Osim toga, neke laboratorije širom svijeta istražuju još naprednije verzije ovih ćelija, kao što su ćelije tandem perovskit-perovskit, koji u potpunosti odbacuju silicijum, a koji su već postigli efikasnost od 28,49%. Dok su ove verzije još u razvoju, one nude mogućnost još veće proizvodnje energije zahvaljujući svojoj sposobnosti da zahvate različite dijelove sunčevog spektra materijalima mnogo jeftinijim od silicija.
U praktičnom smislu, ovaj napredak ne samo da pomjera tradicionalne granice solarnih ćelija, već bi mogao smanjiti ukupne troškove ovih tehnologija, čineći ih pristupačnijim i fleksibilnijim za širok spektar primjena. Ovo je ključno za masovno usvajanje solarne energije širom svijeta.
Uz sve ove inovacije, iako još uvijek postoje izazovi koje treba riješiti, kao što je degradacija uslijed vlage ili topline, perovskit je na putu da stvori pravu revoluciju u industriji obnovljive energije. Ako se napredak u izdržljivosti može mjeriti s onom u efikasnosti, perovskiti će vjerovatno nadmašiti postojeće tehnologije i radikalno promijeniti način na koji svijet troši solarnu energiju.
Kako ova tehnologija nastavlja da obara rekord za rekordom, nema sumnje da smo na pragu nove ere za solarnu energiju, ere u kojoj će čista energija biti efikasnija, pristupačnija i održivija nego ikad.