Perovskity pro tandemové fotovoltaické články

Výzkumníci z MIT a Stanfordu přetvářejí klasické křemíkové fotovoltaické články potahováním krystalickými strukturami označovanými jako perovskity na tandemové články s podstatně lepší účinností konverze světla na elektrickou energii při zachování nízké výrobní ceny.

I když panely založené na křemíkové technologii dnes tvoří přibližně 90 % globálního fotovoltaického trhu, jejich účinnost se dlouhodobě prakticky nemění. Za posledních 15 let se zvýšila z 25 % na 25,6 %. Za účelem vytvoření solárních článků s vyšší účinností při použití co možná nejvíce dnes používaných výrobních zařízení pro výrobu těch křemíkových se proto zkoumají cesty, jak zkombinovat křemík s dalšími materiály. Navzdory lepší účinnosti se takzvaným tandemovým solárním článkům nepodařilo ukrojit více než pouhý zlomek procenta z celého fotovoltaického trhu. Důvodem jsou jejich relativně drahé výrobní postupy.

Vědci na MIT a Stanfordu se s cílem docílit vysoké účinnosti při nízkých výrobních nákladech zaměřili na tandemové solární články tvořené perovskity, které v poslední době získávají ve světě fotovoltaiky na oblibě. Účinnost solárních článků tvořených perovskity se za posledních pět let vyhoupla ze 4 % na více než 20%, čímž tato technologie rychle dohnala křemíkové články. Ke všemu jsou perovskity levné a jejich výroba snadná. MIT-Stanfordsá skupina nedávno publikovala svá zjištění v online deníku Applied Physics Letters.

V nových tandemových solárních článcích je na krystalickém křemíku položena vrstva perovskitu methylamonium jodidu-olovnatého (CH3NH3PbI3). Zkoumaný článek také zahrnuje vrstvy dalších materiálů na a mezi perovskitem a křemíkem k usnadnění toku elektrického náboje. Perovskit absorbuje viditelné fotony o vyšší energii, zatímco křemík absorbuje fotony o energii nižší z infračervené oblasti elektromagnetického záření. Dle výzkumníků je absorpce částí spektra slunečního záření ve více vrstvách účinnější, než se snažit vytvořit jedinou vrstvu, která zachytí celé spektrum sama.

Skupina vytvořila tandemový solární článek o velikosti 1 cm² s účinností 13,7 %. Dle výzkumníků by šly jednotlivé části tandemového článku vylepšit tak, že by se mohl rovnat dnešním nejkvalitnějším zařízením a mohl by dosahovat účinnosti 29 % případně až 35%.

Autor článku: Jiří Zárybnický