Solarni paneli postaju sve efikasniji, ali klasične silicijumske ćelije približavaju se praktičnim granicama količine sunčeve energije koju mogu da pretvore u električnu. Naučnici zato kombinuju različite materijale kako bi svaki od njih iskoristio drugi deo Sunčevog spektra. Jedna takva tandem-ćelija sada je dostigla rekordnu efikasnost od 26,7 odsto.
Uređaj kombinuje perovskit sa tankoslojnom CIGS ćelijom, čiji naziv potiče od elemenata bakra, indijuma, galijuma i selena. Gornji sloj od perovskita bolje koristi fotone veće energije, dok donji sloj preuzima deo svetlosti koji je prošao kroz njega.
O rezultatu je 3. septembra izvestio Newswise, pozivajući se na razvoj korejskih istraživača. Potvrđena efikasnost predstavlja važan korak za tandem tehnologiju koja bi jednog dana mogla da ponudi lake, tanke i prilagodljive solarne module.
Svaki foton nosi određenu količinu energije. Ako materijal solarne ćelije ne može da ga apsorbuje, svetlost prolazi neiskorišćena. Ako je energija fotona znatno veća od potrebne, višak se uglavnom pretvara u toplotu. Jedna vrsta materijala zato ne može podjednako dobro da iskoristi čitav Sunčev spektar.
Tandem-ćelija deli posao između dva sloja. Perovskit se može hemijski prilagođavati tako da apsorbuje odabrani deo spektra, dok CIGS ima povoljna svojstva za preostalu svetlost. Teorijski rezultat je veća ukupna proizvodnja električne energije sa iste površine.
Rekord u laboratoriji ipak nije isto što i komercijalni panel na krovu. Mala eksperimentalna ćelija proizvodi se u pažljivo kontrolisanim uslovima i ne mora odmah imati stabilnost potrebnu za višedecenijsku upotrebu. Vlažnost, visoka temperatura, ultraljubičasto zračenje i svakodnevne promene vremena mogu postepeno smanjivati učinak materijala.
Perovskitne ćelije posebno su privlačne zato što se mogu praviti na relativno niskim temperaturama i nanositi u veoma tankim slojevima. Njihov dugoročni problem ostaje trajnost. Istraživači zato ne pokušavaju samo da postignu visok početni procenat, već i da spreče razgradnju tokom hiljada sati rada.
CIGS je već poznata tankoslojna tehnologija. Može se nanositi na lakše i potencijalno savitljive podloge, što otvara mogućnost postavljanja solarnih površina tamo gde teški stakleni paneli nisu praktični. Kombinacija sa perovskitom mogla bi dodatno povećati količinu energije dobijenu po kvadratnom metru.
Veća efikasnost posebno je važna tamo gde je prostor ograničen. Na krovu iste veličine moglo bi se proizvesti više električne energije, dok bi solarni sistemi na vozilima, fasadama ili prenosivoj opremi postali korisniji.
Ipak, cena ostaje presudan faktor. Rekordna ćelija nema veliku tržišnu vrednost ako zahteva skupe materijale, složene postupke ili ima kratak vek trajanja. Za masovnu primenu potrebno je istovremeno postići efikasnost, stabilnost, bezbednost, mogućnost proizvodnje na velikoj površini i prihvatljivu cenu.
Novi rekord zato nije završetak razvoja, već dokaz da ova kombinacija materijala ima ozbiljan potencijal. Sledeći korak biće prelazak sa male laboratorijske ćelije na veće module koji mogu izdržati realne vremenske uslove.
Ako taj prelazak uspe, budući solarni paneli mogli bi da budu tanji i lakši, a ipak snažniji od mnogih današnjih sistema. Dva pažljivo usklađena sloja tako bi mogla da izvuku više električne energije iz iste količine dnevne svetlosti.
S.B.
