Perovskitmoduler store nok til solparker

I årevis har perovskitceller sat effektivitetsrekorder i små laboratorieforsøg, mens solpanelerne på tagene fortsat har været baseret på silicium. Nu har et hold ledet af Nanjing University bygget perovskitmoduler i almindelig panelstørrelse: 1,2 gange 0,6 meter. Det bedste modul leverede stabilt 158,4 watt i testen (Nanjing University). Arbejdet, som blev offentliggjort i Nature 12. august, viser, at materialet kan bevare sin effektivitet i et format, der kan bruges i et solcelleanlæg (Paper).

Størrelsen er en udfordring på grund af måden, cellerne fremstilles på. En perovskitcelle omsætter lys til elektricitet gennem et meget tyndt krystallag. At belægge en lille testcelle svarer til at male et frimærke, hvor det er muligt at få et næsten perfekt resultat. Et panel kræver, at en langt større flade belægges jævnt, og at mange smalle celler forbindes. Jo større arealet er, desto flere små fejl opstår der.

Fejlene koster energi. Ved en defekt i krystallen går noget af den elektriske ladning, som sollyset frigør, tabt, før den når ledningerne som brugbar strøm. På et stort panel kan mange sådanne punkter derfor mærkbart sænke produktionen.

En bedre overfladebehandling

Kemikere forsøger at begrænse tabet med passivering: en kemisk behandling af lagets overflade, som gør defekterne mindre skadelige. Forskerne mener, at de gængse behandlinger med ammoniumhalider fordeler sig ujævnt på store flader og nedbrydes ved opvarmning. I stedet brugte de blydioleat, en blyholdig forbindelse, som ifølge artiklen danner et mere stabilt overfladelag og mindsker tabet af elektrisk ladning (Paper). Holdet, der også talte producenten Renshine Solar, Beijing Institute of Technology og University of Victoria i Canada, afprøvede derefter metoden i egentlige moduler.

Hvad et panel i fuld størrelse leverer

Det mest sammenlignelige tal er effektiviteten: den andel af lysets energi, som et panel omsætter til elektricitet. Modulet på 0,72 m² nåede 22,0 % målt over hele fladen, inklusive kanter og ledningsstriber, der ikke producerer strøm (Paper).

Resultatet kom ikke fra et enkelt heldigt panel. Holdet byggede 150 store moduler, som i gennemsnit leverede 144 watt. Rekordmodulets 158 watt er altså det bedste i serien, ikke et typisk resultat (Nanjing University).

Den højeste effektivitetsrekord kom fra et mindre modul. Det nåede 24,0 % på et måleareal på 810 cm², hvor inaktive kanter er trukket fra. Resultatet blev certificeret af testvirksomheden TÜV SÜD China (pv magazine). Fordi både modulets størrelse og målemetoden er forskellige, kan tallene 24,0 % og 22,0 % ikke sammenlignes direkte.

Holdbarhed har længe været perovskitternes svage punkt: Materialet nedbrydes af varme og fugt. I en standardiseret »fugtig varmetest«, der fremskynder ældningen ved at holde panelerne ved 85 °C og 85 % luftfugtighed, mistede de behandlede moduler ifølge universitetet omkring 2 % af effektiviteten efter 1.300 timer (Nanjing University). Moduler med den ældre ammoniumbehandling mistede ifølge universitetet omkring 39 % under samme forhold. Testen kan hurtigt afsløre svagheder, men den viser ikke, hvordan panelerne ældes udendørs over årtier.

Et forspring i foråret i forhold til silicium

Holdet afprøvede også panelerne udendørs. Ifølge universitetet kørte et perovskitanlæg på 1 MW på samme jordmonterede solcelleanlæg som et kommercielt silici­umanlæg på 3,5 MW (Nanjing University). Da anlæggene havde forskellig størrelse, sammenlignede forskerne den daglige elproduktion pr. installeret megawatt.

Efter det mål lå perovskitanlægget ifølge universitetet 3,42 % højere i marts, 3,79 % i april og 5,81 % i maj 2026. Tallene stammer fra universitetets egen beskrivelse af ét anlæg gennem ét forår. Medier som South China Morning Post har gengivet dem uden selvstændigt at efterprøve dem.

Nanjing-holdet har vist, at det kan fremstille en serie perovskitmoduler i meterskala, opnå en certificeret effektivitetsrekord og bruge en overfladebehandling, der i forsøgene bremsede skader fra varme og fugt markant. Om panelerne kan tjene mere end silicium over hele deres levetid, kræver flere års målinger af elproduktionen i forskellige klimaer og tal for fabriksomkostningerne. Renshine og partnerne er bedst placeret til at offentliggøre de oplysninger.