Perovskitové panely dosiahli rozmery pre solárne farmy

Perovskitové solárne články roky dosahovali rekordnú účinnosť na malých laboratórnych vzorkách, no na skutočných strechách sa stále používali kremíkové panely. Tím vedený Nanjingskou univerzitou teraz vyrobil perovskitové moduly s rozmermi bežného panelu: 1,2 × 0,6 metra. Najlepší pri skúškach stabilne dosahoval výkon 158,4 W. Výskum publikovaný 12. augusta v časopise Nature ukazuje, že materiál si dokáže zachovať účinnosť aj vo veľkosti využiteľnej v solárnej elektrárni (štúdia).

Problémom je zväčšovanie plochy, pretože záleží na tom, ako sa články vyrábajú. Perovskitový článok premieňa svetlo na elektrinu vo veľmi tenkej vrstve kryštálu. Rovnomerne pokryť drobnú vzorku je ako namaľovať poštovú známku: takmer dokonalý výsledok je dosiahnuteľný. Pri paneli treba rovnomerne pokryť oveľa väčšiu plochu a prepojiť množstvo úzkych pásov článkov. Čím väčšia plocha, tým viac drobných nedostatkov sa objaví.

Na týchto nedostatkoch záleží, pretože znižujú výkon. V mieste defektu sa časť elektrického náboja uvoľneného slnečným žiarením stratí skôr, ako sa dostane k vodičom a vytvorí využiteľný prúd. Vo veľkom paneli sa takých miest nazbiera dosť na to, aby citeľne znížili jeho výkon.

Lepšie ošetrený povrch

Straty pomáha obmedziť pasivácia, teda chemické ošetrenie povrchu vrstvy, ktoré znižuje vplyv defektov. Výskumníci tvrdia, že bežné úpravy založené na zlúčeninách halogenidov amónia sa na veľkých plochách rozprestierajú nerovnomerne a pri zahrievaní sa rozkladajú. Nahradili ich dioleátom olovnatým, ktorý podľa štúdie vytvára stabilnejšiu povrchovú vrstvu a znižuje straty elektrického náboja (štúdia). Potom túto metódu vyskúšali na skutočných moduloch. Na výskume sa podieľali aj výrobca Renshine Solar, Pekinský technologický inštitút a kanadská Univerzita vo Victorii.

Čo dokáže panel bežnej veľkosti

Najprísnejším údajom je účinnosť: podiel energie zo svetla, ktorý panel premení na elektrinu. Modul s plochou 0,72 m² dosiahol 22,0 %, keď sa účinnosť počítala z celej jeho plochy vrátane okrajov a pásov vodičov, ktoré elektrinu nevyrábajú (štúdia).

Nešlo o jediný vydarený kus. Tím vyrobil 150 veľkých modulov s priemerným výkonom 144 W. Najlepší, s výkonom 158 W, je teda špičkou celej série, nie typickým výsledkom (Nanjingská univerzita).

Rekordnú účinnosť dosiahol menší modul. Na aktívnej ploche 810 cm², teda po odpočítaní neaktívnych okrajov, dosiahol 24,0 %. Výsledok potvrdila skúšobná spoločnosť TÜV SÜD China (pv magazine). Keďže sa líši veľkosť modulu aj spôsob merania, hodnoty 24,0 % a 22,0 % nemožno priamo porovnávať.

Slabým miestom perovskitov býva životnosť: teplo a vlhkosť ich poškodzujú. V štandardnej skúške „vlhkého tepla“, ktorá urýchľuje starnutie panelov pri teplote 85 °C a vlhkosti 85 %, podľa univerzity klesla účinnosť ošetrených modulov po 1 300 hodinách približne o 2 % (Nanjingská univerzita). Pri moduloch so staršou amónnou úpravou klesla za rovnakých podmienok podľa univerzity približne o 39 %. Takéto skúšky rýchlo odhalia slabé miesta, neukážu však, ako panel starne vonku počas desaťročí.

Jarné porovnanie s kremíkom

Tím panely vyskúšal aj v teréne. Podľa univerzity fungoval 1 MW systém perovskitových panelov v tej istej pozemnej elektrárni ako komerčný kremíkový systém s výkonom 3,5 MW (Nanjingská univerzita). Keďže systémy mali rozdielny výkon, porovnávali množstvo elektriny vyrobenej za deň na jednotku inštalovaného výkonu.

Podľa univerzity mal perovskitový systém v tomto prepočte náskok 3,42 % v marci, 3,79 % v apríli a 5,81 % v máji 2026. Ide o údaje, ktoré univerzita zverejnila za jednu lokalitu a jednu jar. Prevzali ich aj médiá vrátane South China Morning Post, nezávisle ich však neoverili.

Tím z Nanjingu vyrobil sériu modulov s plochou približne meter štvorcový, dosiahol certifikovaný rekord účinnosti a v skúškach výrazne spomalil poškodzovanie vlhkým teplom. Či panely počas celej životnosti vyrobia viac elektriny než kremíkové, ukážu až roky meraní v niekoľkých klimatických podmienkach. Potrebné budú aj údaje o výrobných nákladoch, ktoré najlepšie môžu zverejniť Renshine Solar a jej partneri.