Perowskitowe panele osiągnęły rozmiar farmy słonecznej

Od lat ogniwa perowskitowe biją rekordy sprawności na małych próbkach laboratoryjnych, podczas gdy na dachach montuje się panele krzemowe. Zespół kierowany przez Nanjing University zbudował teraz moduły perowskitowe o rozmiarach zwykłego panelu — 1,2 na 0,6 metra. Najlepszy z nich utrzymał w testach moc 158,4 wata (Nanjing University). Praca opublikowana 12 sierpnia w Nature pokazuje, że materiał zachowuje wysoką sprawność także w skali, którą można wykorzystać w elektrowni słonecznej (Paper).

Skalowanie jest trudne ze względu na sposób wytwarzania ogniw. Perowskitowe ogniwo zamienia światło w elektryczność za pomocą bardzo cienkiej warstwy kryształów. Równomierne pokrycie niewielkiej próbki przypomina pomalowanie znaczka — łatwo wtedy uzyskać niemal idealną powierzchnię. Panel wymaga nałożenia warstwy na znacznie większy arkusz i połączenia wielu pasków ogniw. Im większa powierzchnia, tym więcej pojawia się drobnych wad.

Wady obniżają uzysk energii. W miejscu defektu część ładunków uwolnionych przez światło słoneczne ginie, zanim dotrze do przewodów jako użyteczny prąd. Na dużym panelu takich miejsc jest wiele, więc straty stają się zauważalne.

Lepsza warstwa na powierzchni

Chemicy ograniczają te straty przez pasywację, czyli chemiczną obróbkę powierzchni warstwy, która zmniejsza szkodliwy wpływ defektów. Naukowcy twierdzą, że standardowe środki na bazie związków halogenków amonu nierównomiernie pokrywają duże powierzchnie i rozkładają się pod wpływem ciepła. Zastąpili je dioleinianem ołowiu. Według publikacji związek ten tworzy stabilniejszą warstwę powierzchniową i ogranicza straty ładunku (Paper). Zespół, w którym uczestniczyli producent Renshine Solar, Beijing Institute of Technology oraz kanadyjski University of Victoria, sprawdził tę metodę na rzeczywistych modułach.

Ile daje panel pełnej wielkości

Najpierw najbardziej rygorystyczny wynik: sprawność określa, jaka część energii padającego światła zamienia się w prąd. Moduł o powierzchni 0,72 m² osiągnął 22,0%, licząc całą jego powierzchnię, razem z obrzeżami i paskami przewodów, które same energii nie wytwarzają (Paper).

Nie był to pojedynczy szczęśliwy egzemplarz. Zespół wyprodukował 150 dużych modułów o średniej mocy 144 W. Rekordowe 158,4 W to zatem wynik najlepszego modułu w serii, a nie typowego urządzenia (Nanjing University).

Rekordowy nagłówek dotyczy mniejszego modułu. Osiągnął on sprawność 24,0% w pomiarze obejmującym 810 cm² czynnej powierzchni, czyli bez nieaktywnych obrzeży. Wynik potwierdziła firma badawcza TÜV SÜD China (pv magazine). Wartości 24,0% i 22,0% dotyczą modułów różnej wielkości i innej metody pomiaru, więc nie można ich bezpośrednio porównywać.

Słabym punktem perowskitów od dawna jest trwałość: materiał niszczeje pod wpływem ciepła i wilgoci. W standardowym teście „wilgotnego gorąca”, który przyspiesza starzenie, utrzymując panele w temperaturze 85°C i przy wilgotności 85%, moduły z nową obróbką straciły po 1300 godzinach około 2% sprawności — podaje uczelnia (Nanjing University). Moduły poddane starszej obróbce z użyciem amonu straciły w tych samych warunkach około 39%. Takie testy szybko ujawniają słabe punkty, ale nie pokazują, jak panel będzie starzał się na zewnątrz przez dziesięciolecia.

Wiosenny test obok krzemu

Zespół sprawdził też panele w terenie. Według uczelni elektrownia perowskitowa o mocy 1 MW pracowała w tej samej naziemnej instalacji co komercyjny system krzemowy o mocy 3,5 MW (Nanjing University). Ponieważ instalacje różniły się wielkością, porównano dzienną produkcję energii w przeliczeniu na jednostkę zainstalowanej mocy.

Według uczelni pod tym względem system perowskitowy uzyskał przewagę: 3,42% w marcu, 3,79% w kwietniu i 5,81% w maju 2026 roku. To dane z jednego miejsca i jednej wiosny, podane przez samą uczelnię. Przytoczyły je między innymi South China Morning Post, nie weryfikując ich niezależnie.

Zespół z Nanjing pokazał konkretne wyniki: wyprodukował serię perowskitowych modułów o metrowej skali, uzyskał potwierdzony certyfikatem rekord sprawności i zastosował obróbkę powierzchni, która w testach wyraźnie ograniczyła uszkodzenia powodowane wilgotnym gorącem. Ustalenie, czy panele te zapewnią lepszy wynik ekonomiczny niż krzemowe w całym okresie eksploatacji, wymaga wieloletnich pomiarów uzysku energii w różnych klimatach oraz danych o kosztach produkcji. Najlepszy dostęp do takich danych mają Renshine i jej partnerzy.