Solarni paneli nove generacije – Da li je probijena granica od 30%

Nedavni naučni proboj u oblasti solarne energije ponovo je pomerio granice mogućeg. Istraživači iz švajcarskih institucija EPFL i CSEM razvili su novu vrstu solarne ćelije koja je prvi put prešla prag od 30% efikasnosti, tačnije dostigla 30,02%

Na prvi pogled, ovo deluje kao još jedan laboratorijski rekord. Međutim, u pitanju je tehnologija koja ima realan potencijal da u bliskoj budućnosti promeni način na koji koristimo solarnu energiju.

Klasični solarni paneli koje danas viđamo na krovovima uglavnom koriste silicijum. Ta tehnologija je zrela i pouzdana, ali se približava svom teorijskom maksimumu efikasnosti od oko 29%.

Novi Perovskitno-silicijumske trospojne (triple-junction) solarne ćelije koriste takozvanu „tandem“ strukturu – kombinaciju više slojeva različitih materijala. U ovom slučaju, uređaj kombinuje jedan silicijumski sloj i dva perovskitna sloja, svaki zadužen za hvatanje različitog dela sunčevog spektra. U praksi to znači da više sunčeve energije može da se pretvori u struju, jer svaki sloj „pokupi“ deo svetlosti koji drugi ne može.

Kako je postignut rekord

Ovaj rezultat nije došao slučajno. Istraživači su rešili nekoliko ključnih problema koji su dugo ograničavali ovu tehnologiju.

Poboljšali su strukturu perovskita kako bi smanjili defekte u materijalu i povećali napon, zatim su unapredili način izrade srednjeg sloja kako bi bolje apsorbovao infracrveno zračenje, i na kraju dodali nanočestice koje „vraćaju“ svetlost nazad u ćeliju i povećavaju ukupni učinak.

Rezultat je uređaj koji nije samo efikasniji, već i bliži stvarnoj proizvodnji nego mnogi prethodni laboratorijski eksperimenti.

Ko radi na ovoj tehnologiji

Ovo nije izolovan slučaj. Tandem solarne ćelije sa perovskitom trenutno su jedna od najaktivnijih oblasti istraživanja u svetu.

Pored švajcarskih EPFL i CSEM, na tehnologiji rade i veliki industrijski igrači poput kompanije LONGi, koja je već prijavila efikasnost preko 30% na komercijalnim formatima ćelija, kao i firme poput Qcells i Oxford PV koje pripremaju tehnologiju za masovnu proizvodnju.

Ovo pokazuje da nije reč samo o naučnom eksperimentu, već o trci industrije da prva dovede tehnologiju na tržište.

Glavne prednosti nove tehnologije

Najveća prednost ovih panela je značajno veća efikasnost. U praksi, to znači da je za istu količinu struje potrebno manje panela i manje prostora.

Pored toga, perovskiti su relativno jeftini za proizvodnju i mogu se nanositi kao tanki filmovi, što otvara vrata lakšim, fleksibilnijim i potencijalno jeftinijim solarnim rešenjima.

Ovo je posebno važno za urbane sredine, gde je prostor ograničen, kao i za velike solarne parkove gde svaki procenat efikasnosti znači veliku finansijsku uštedu.

Nedostaci i ograničenja

Ipak, tehnologija još uvek nije savršena. Najveći problem je dugoročna stabilnost. Perovskiti su osetljivi na vlagu, toplotu i UV zračenje, što može dovesti do degradacije tokom vremena.

Drugi izazov je skaliranje proizvodnje. Iako su laboratorijski rezultati impresivni, potrebno je dokazati da se isti kvalitet može održati u masovnoj proizvodnji velikih panela.

PROČITAJTE JOŠ:

Da li solarni kolektori mogu i zimi da zagrevaju vodu?

Koliko solarni sistemi proizvode struje leti, a koliko zimi

Ovo su najčešće zablude o solarnim panelima

Industrija tek treba da pokaže da ovi paneli mogu pouzdano da rade godinama u realnim uslovima, što je ključni uslov za širu primenu. Iako su rezultati već prešli psihološku granicu od 30%, tehnologija je i dalje u fazi prelaska iz laboratorije u industriju.

Postoje prvi pilot-pogoni i testovi u realnim uslovima, a neke kompanije već najavljuju komercijalne proizvode u narednim godinama. Upravo ovaj prag efikasnosti smatra se ključnim za ekonomsku isplativost.

Vrednost nove tehnologije je u njenom potencijalu

Ono što ovu tehnologiju čini posebno uzbudljivom jeste njen potencijal. Teorijski, efikasnost ovakvih ćelija može da pređe i 40%, što je značajno više od današnjih komercijalnih panela.

Ukoliko se reše problemi sa trajnošću i proizvodnjom, perovskit-silicijumski paneli mogli bi da postanu novi standard u industriji. To bi značilo više struje iz iste površine, manje troškove instalacije i brži prelazak na obnovljive izvore energije.