Perovskiitpaneelid jõudsid päikesepargi mõõtu

Aastaid püstitasid perovskiidist päikesepatareid tõhususrekordeid väikestel laborinäidistel, samal ajal kui päris katustel kasutati ränipaneele. Nanjing University juhitud töörühm valmistas nüüd tavalise päikesepaneeli mõõtu perovskiitmoodulid, mille mõõtmed on 1,2 × 0,6 meetrit. Parima mooduli võimsus püsis katses 158,4 vatil (Nanjing University). 12. augustil ajakirjas Nature avaldatud töö näitab, et materjal säilitab tõhususe ka päikesepargis kasutamiseks sobivas mõõdus (teadusartikkel).

Suurus on probleem materjali valmistusviisi tõttu. Perovskiidist päikesepatarei muudab valguse elektriks väga õhukese kristallikihi abil. Väikese katseraku katmine on nagu postmargi värvimine: ühtlast tulemust on lihtne saavutada. Paneeli jaoks tuleb ühtlaselt katta palju suurem pind ja ühendada omavahel arvukad kitsad elemendiribad. Mida suuremat pinda kaetakse, seda rohkem tekib väikseid vigu.

Need vead raiskavad energiat. Päikesevalgus vabastab materjalis elektrilaenguid, kuid osa neist kaob kristallikihi defektide juures, enne kui jõuab juhtmetesse kasutatava elektrivooluna. Suurel paneelil koguneb selliseid kohti piisavalt, et toodang märgatavalt väheneks.

Pinna keemiline töötlus

Keemikud vähendavad kadusid passiivimisega: see on pinnatöötlus, mis muudab defektid vähem kahjulikuks. Töörühma hinnangul jaotuvad tavapärased, ammooniumhalogeniididel põhinevad töötlusained suurtel pindadel ebaühtlaselt ja lagunevad kuumutamisel. Teadlased asendasid need plii-doleaadiga, pliid sisaldava ühendiga, mis nende artikli järgi moodustab stabiilsema pinnakihi ja vähendab laengukadu (teadusartikkel). Seejärel katsetas töörühm meetodit päris moodulitel. Töös osalesid ka paneelitootja Renshine Solar, Beijing Institute of Technology ja Kanadas asuv University of Victoria.

Mida annab täissuuruses paneel

Kõige rangem näitaja on kasutegur ehk see, kui suure osa paneelile langevast valgusenergiast muudab see elektriks. Kogu 0,72 m² mooduli pindala arvestades oli kasutegur 22,0%. Arvesse lähevad ka servad ja juhtmeribad, mis elektrit ei tooda (teadusartikkel).

Tulemus ei tulnud ühe õnnestunud paneeliga. Töörühm valmistas 150 suurt moodulit, mille keskmine võimsus oli 144 W. Seega oli 158-vatine tippnäit partii parim, mitte tüüpiline (Nanjing University).

Rekordiline kasutegur saavutati väiksemal moodulil. Selle kasutegur oli 24,0% 810 cm² aktiivse pinna kohta, millest on mitteaktiivsed servad välja jäetud. Tulemuse kinnitas katsefirma TÜV SÜD China (pv magazine). Kuna moodulid olid eri suurusega ja mõõtmisel kasutati erinevat pindala arvestamise viisi, ei saa 24,0% ja 22,0% näitu otse võrrelda.

Perovskiitide nõrk koht on kaua olnud vastupidavus: kuumus ja niiskus kiirendavad nende lagunemist. Tavalises niiske kuumuse katses hoitakse paneele vananemise kiirendamiseks 85 °C juures ja 85% õhuniiskuses. Ülikooli andmetel vähenes töödeldud moodulite kasutegur 1300 tunni järel umbes 2% (Nanjing University). Ülikooli teatel kaotasid vana, ammooniumühenditel põhineva töötlusega moodulid samades tingimustes umbes 39% kasutegurist. Sellised katsed toovad nõrgad kohad kiiresti esile, kuid ei näita, kuidas paneel aastakümnete jooksul õues vananeb.

Kevadine võrdlus ränipaneelidega

Töörühm katsetas paneele ka õues. Ülikooli andmetel töötas maapinnale paigaldatud päikesepargis 1 MW võimsusega perovskiidisüsteem kõrvuti 3,5 MW võimsusega kaubandusliku ränisüsteemiga (Nanjing University). Kuna süsteemid olid eri suurusega, võrreldi nende päevast elektritoodangut paigaldatud võimsuse ühiku kohta.

Ülikooli andmetel edestas perovskiidisüsteem selle näitaja järgi ränisüsteemi 2026. aasta märtsis 3,42%, aprillis 3,79% ja mais 5,81%. Need arvud pärinevad ülikooli enda kirjeldusest ühe päikesepargi kohta ühe kevade jooksul. Ka South China Morning Post ja teised väljaanded avaldasid need, kuid neid pole sõltumatult kontrollitud (South China Morning Post).

Nanjing University töörühm on valmistanud meetrisuuruste moodulite partii, saavutanud sertifitseeritud tõhususrekordi ja näidanud, et pinnatöötlus aeglustas katsetes niiske kuumuse põhjustatud kahjustusi. Tõendamiseks, et need paneelid toovad kasutusea jooksul rohkem tulu kui ränipaneelid, on vaja aastatepikkusi õuetootluse andmeid mitmest kliimast ja tehase kulunäitajaid. Neid andmeid saavad avaldada eelkõige Renshine ja tema partnerid.