Ogniwa perowskitowe tańsze i wydajniejsze? To rewolucyjna technologia, która może zrewolucjonizować rynek energii słonecznej. Panele słoneczne z ogniwami perowskitowymi są nie tylko tańsze w produkcji niż konwencjonalne ogniwa krzemowe, ale także potencjalnie bardziej wydajne. Ta obiecująca alternatywa już wzbudza ogromne zainteresowanie i oczekiwania w branży fotowoltaicznej. W tym artykule przyjrzymy się bliżej temu, jakie zalety i wady mają perowskity, ile kosztują, jakie są opinie ekspertów i użytkowników oraz jakie perspektywy rozwoju ma ta technologia.
Kluczowe wnioski:- Ogniwa perowskitowe są tańsze w produkcji, elastyczne i lżejsze niż konwencjonalne ogniwa krzemowe.
- Potencjalnie mogą osiągać wyższe sprawności energetyczne niż krzem, szczególnie w warunkach słabego naświetlenia.
- Trwają intensywne prace nad zwiększeniem trwałości i stabilności ogniw perowskitowych.
- Przewiduje się, że w ciągu kilku lat perowskity zrewolucjonizują rynek fotowoltaiczny dzięki niskim kosztom.
- Pierwsze firmy już oferują pełnowymiarowe perowskitowe panele słoneczne, inne zapowiadają wprowadzenie produktów w najbliższych latach.
Czym są ogniwa perowskitowe, zalety i wady, porównanie z krzemieniem
Ogniwa perowskitowe to nowa technologia oparta na materiałach perowskitowych, które zrewolucjonizowały świat fotowoltaiki. Ich nazwa pochodzi od struktury krystalicznej, którą odkryli naukowcy w latach 30. XX wieku. Perowskity łączą w sobie niesamowite właściwości, takie jak doskonała absorpcja światła, wysoka wydajność konwersji energii słonecznej i niska cena produkcji.
Główną zaletą ogniw perowskitowych jest ich potencjał do osiągania sprawności przekraczających 25%, co znacznie przewyższa obecne panele słoneczne oparte na krzemie. Są one także lżejsze, elastyczniejsze i mogą być produkowane taniej w porównaniu z konwencjonalnymi ogniwami krzemiowymi. Jednakże największą przeszkodą w komercjalizacji perowskitów jest ich niska trwałość i stabilność w warunkach długotrwałej ekspozycji na czynniki zewnętrzne.
W przeciwieństwie do sztywnych, krzemowych ogniw, perowskity mogą być drukowane na plastikowych lub metalowych podłożach, co prowadzi do tańszej i bardziej zrównoważonej produkcji. Ponadto charakteryzują się wydajną konwersją energii słonecznej nawet w przypadku słabego naświetlenia, co czyni je odpowiednimi do zastosowań wewnątrz budynków lub w lokalizacjach o częstej zachmurzeniu.
Jednak największą wadą perowskitów jest ich ograniczona trwałość. Materiały perowskitowe są wrażliwe na wilgoć, wysokie temperatury i naprężenia mechaniczne, co skraca ich żywotność. Naukowcy nieustannie pracują nad zwiększeniem stabilności ogniw, stosując różne metody enkapsulacji i opracowując nowe kompozycje perowskitów.
- Zalety ogniw perowskitowych: wysoka wydajność, niskie koszty produkcji, elastyczność, lekka waga.
- Wady: niska trwałość i stabilność w warunkach zewnętrznych, wrażliwość na wilgoć i ciepło.
Wydajność ogniw słonecznych z perowskitu w warunkach rzeczywistych
Kluczowym aspektem ogniw perowskitowych jest ich przystosowanie do pracy w różnych warunkach oświetleniowych. W przeciwieństwie do krzemu, materiały perowskitowe wykazują lepszą wydajność konwersji energii słonecznej przy słabszym nasłonecznieniu i rozproszonym świetle.
Testy terenowe przeprowadzone w różnych lokalizacjach wykazały, że panele perowskitowe mogą osiągać sprawności od 15% do 20% w warunkach rzeczywistych - przy zmieniających się warunkach pogodowych, poza idealnymi sytuacjami laboratoryjnymi. Jest to porównywalne, a nawet lepsze niż sprawności paneli krzemowych w takich samych okolicznościach.
Co więcej, ogniwa te doskonale radzą sobie z zachmurzeniem i zacienieniem częściowym. Badania wykazały, że przy 50% zacienieniu, perowskity nadal osiągają około 80% maksymalnej wydajności, podczas gdy panele krzemowe gwałtownie tracą sprawność przy najmniejszym zacienieniu.
Ta ważna cecha sprawia, że ogniwa perowskitowe są idealne do zastosowań miejskich lub w regionach o częstej zmiennej pogodzie. Mogą one pomóc w maksymalizacji pozyskiwania energii słonecznej nawet w mniej sprzyjających warunkach.
Czytaj więcej: W końcu stabilizacja? Aktualne ceny gazu w Polsce [październik 2024]
Koszty produkcji paneli słonecznych z ogniwami perowskitowymi
Jedną z głównych zalet perowskitów jest ich zdolność do taniego wytwarzania w porównaniu z kosztownymi procesami produkcji ogniw krzemowych. Szacuje się, że cena ogniw perowskitowych może być nawet dziesięciokrotnie niższa niż obecnych paneli fotowoltaicznych.
Kluczowym czynnikiem obniżającym koszty jest prostota procesu produkcyjnego. Ogniwa perowskitowe mogą być drukowane lub nanoszone na tanie podłoża, takie jak plastik lub metal. Eliminuje to potrzebę skomplikowanego i energochłonnego wytwarzania wysokiej jakości płytek krzemowych wymaganych w konwencjonalnej fotowoltaice.
Ponadto materiały nieorganiczne wykorzystywane w perowskitach są łatwo dostępne i tanie. Głównym składnikiem jest związek ołowiu, ale trwają intensywne prace nad zastąpieniem go bezpiecznymi substancjami w celu uczynienia produkcji perowskitów całkowicie zrównoważoną.
Szacuje się, że cena paneli perowskitowych będzie oscylować wokół 0,2-0,3 USD za wat mocy wyjściowej, co stanowi mniej niż połowę kosztów instalacji fotowoltaicznych opartych na krzemieniu. Ta niska cena znacznie przyspieszy zwrot inwestycji i uczyni energię słoneczną jeszcze bardziej dostępną dla gospodarstw domowych i firm.
- Prostszy proces produkcji niż krzemowych ogniw słonecznych.
- Tanie, łatwo dostępne materiały, takie jak związki ołowiu.
- Przewidywana niska cena paneli perowskitowych - nawet poniżej 0,3 USD/W mocy.
Firmy opracowujące panele perowskitowe, najnowsze badania i postępy
W ostatnich latach obserwujemy rosnące zainteresowanie perowskitami ze strony firm fotowoltaicznych, naukowców i inwestorów. Wiele podmiotów na całym świecie prowadzi intensywne badania nad udoskonaleniem tej obiecującej technologii i wprowadzeniem jej na rynek.
Pionierem w komercjalizacji paneli perowskitowych jest amerykańska firma Saule Technologies, która już w 2023 roku rozpoczęła sprzedaż paneli do zastosowań wewnątrz budynków i mobilnych. Ponadto firmy takie jak Microquanta Semiconductor, Swift Solar, Hunt Perovskite Technologies czy G24 Power również pracują nad wprowadzeniem rozwiązań perowskitowych na rynek budynków mieszkalnych i komercyjnych.
Podsumowanie
Ogniwa perowskitowe to rewolucyjna technologia fotowoltaiczna, która może znacząco obniżyć ceny paneli słonecznych. Dzięki prostej i taniej produkcji, a także wysokiej wydajności, zwłaszcza w przypadku słabszego oświetlenia, perowskity mają potencjał zdominowania rynku w najbliższych latach. Choć nadal trwają prace nad zwiększeniem trwałości tych ogniw, wiele firm już wprowadza panele perowskitowe na rynek.
Pomimo niektórych wad, takich jak wrażliwość na wilgoć i temperaturę, zalety ogniw perowskitowych są nie do przecenienia. Niska cena perowskitów, elastyczność i łatwość instalacji sprawiają, że energia słoneczna staje się przystępna dla szerokiego grona odbiorców. Oczekuje się, że ta innowacyjna technologia przyspieszy demokratyzację fotowoltaiki i znacząco przyczyni się do rozwoju zrównoważonych źródeł energii.
