Nové solární panely dosahují účinnosti nad 30 procent

Kapacita solárních PV rychle roste po celých Spojených státech (a jinde). Podle Asociace solárního průmyslu (SEIA) jen za poslední desetiletí vzrostl trh se solárními panely každý rok o 24 procent. V celých USA je již instalováno 149 gigawattů solární kapacity, která by teoreticky mohla pohánět 26 milionů domácností. Budoucnost se také zdá jasná, protože SEIA a Wood Mackenzie předpovídají, že solární trh se do pěti let ztrojnásobí a v roce 2028 přinese kapacitu až 378 gigawattů. Solární energie tvořila 1,2 bilionu wattů elektřiny vyrobené celosvětově v roce 2022.

[Related: Floating solar panels could be the next big thing in clean energy.]

Rozvoj solární energie a investice jsou zásadní pro budování čistší a udržitelnější budoucnosti, protože tato technologie umožňuje vyrábět velké množství energie a přitom nevypouštět žádné skleníkové plyny poškozující planetu. Tato technologie ušla v posledních letech dlouhou cestu (a skoky a hranice od prvních fází v 19. století), ale účinnost průměrného solárního panelu je stále v průměru kolem 15-20 procent. To znamená, že přibližně 80-85 procent surové energie vyzařované z naší oblíbené hvězdy je ztraceno. Nemluvě o tom, že křemíkové solární články, které jsou nejběžněji nasazenou fotovoltaickou technologií, mají teoretickou hranici účinnosti kolem 29 procent.

Tento problém se vědci snaží vyřešit už léta. Jeden tým z NREL vyrobil panel s účinností 47 procent, ale bohužel je tento model pro běžné použití trochu příliš drahý. Nicméně, popsané ve dvou samostatných dokumentech publikovaných v Věda 6. července dva různé týmy výzkumníků našly způsob, jak dodat křemíkovým solárním panelům tolik potřebnou podporu – perovskit.

Perovskit je minerál, který má stejnou krystalickou strukturu jako oxid vápenatý a titaničitý, ale podle University of Washington může být složen z několika různých prvků pro různé účely. Dělají také docela solidní polovodič pro solární panely s laboratorní rekordní účinností 25,2 procenta.

Oba týmy spojily perovskit s křemíkem, aby vytvořily tandemový solární článek. Tyto technologie nemusí být nutně nové – první z nich byla vyvinuta v roce 2009 a týmu z Hongkongu se v roce 2016 podařilo zvýšit efektivitu až na přibližně 25 procent. Nyní však vědci dosahují ještě výše.

V jedné studii Xin Yu Chin ze švýcarské Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne a tým použili perovskitovou horní buňku a křemíkovou spodní buňku s přidáním přísad kyseliny fosfonové během zpracování buněk. Jejich buňka dosáhla účinnosti 31 procent.

Druhý tým, vedený Silvií Mariotti z Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, použil iontovou kapalinu zvanou piperaziniumjodid k vylepšení svého tandemového solárního článku a dosáhl tak účinnosti až 32,5 procenta.

„Překonání této prahové hodnoty poskytuje jistotu, že na trh lze uvést vysoce výkonné a levné fotovoltaické panely,“ napsali výzkumníci materiálových věd Stefaan de Wolf a Erkan Aydin, kteří nebyli zapojeni do výzkumu, v souvisejícím perspektivním článku publikovaném v Věda.

[Related: Scientists think we can get 90 percent clean energy by 2035.]

Konkurence se ohřívá i mimo Evropu – de Wolf, profesor na King Abdullah University of Science and Technology v Saúdské Arábii, tvrdí, že jeho tým dosáhl 33,7 procenta účinnosti v dosud nepublikovaném testu tandemových buněk na začátku tohoto roku. Čínská společnost LONGi, která vyrábí většinu světových solárních panelů, minulý měsíc oznámila vývoj tandemového solárního panelu s účinností 33,5.

Jakkoli je to vzrušující, je to stále jen úplný začátek. Potřebujeme mnohem více čisté energie, abychom snížili emise skleníkových plynů, aby se na planetě dalo žít.

„Překonání 30procentní hranice poskytuje jistotu, že na trh lze uvést vysoce výkonné a levné fotovoltaické elektrárny,“ řekl De Wolf pro Guardian. „Přesto, aby se odvrátily katastrofické scénáře spojené s globálním oteplováním, musí se celková kapacita do roku 2050 zvýšit na přibližně 75 TW.“