Perovskitni paneli za sončne elektrarne

Perovskitne sončne celice so že leta dosegle rekorde učinkovitosti na majhnih laboratorijskih vzorcih, na strehah pa so se še naprej uporabljali silicijevi paneli. Ekipa pod vodstvom Nanjing University je zdaj izdelala perovskitne module običajne velikosti, 1,2 × 0,6 metra. Najboljši je med preizkusi stabilno dosegal moč 158,4 W (Nanjing University). Delo, objavljeno 12. avgusta v reviji Nature, kaže, da lahko material ohrani učinkovitost tudi pri velikosti, uporabni za sončno elektrarno (raziskava).

Težava je v izdelavi celic. Perovskitna celica pretvarja svetlobo v elektriko skozi zelo tanko kristalno plast. Prevleči majhno testno celico je podobno kot pobarvati poštno znamko: skoraj popoln nanos je mogoče doseči. Pri panelu je treba enakomerno prevleči precej večjo površino in povezati številne celične trakove. Večja ko je površina, več je drobnih napak.

Napake povzročajo izgubo energije. Na mestu, kjer je kristal poškodovan, se del električnega naboja, ki ga sprosti sončna svetloba, izgubi, še preden po žicah steče kot uporaben tok. Velik panel s številnimi takimi mesti zato izgubi opazen del moči.

Boljša obdelava površine

Kemiki te izgube zmanjšujejo s pasivacijo, kemično obdelavo površine, zaradi katere so napake manj škodljive. Raziskovalci menijo, da se uveljavljene obdelave z amonijevimi halogenidnimi spojinami na večjih površinah ne razporedijo enakomerno in pri segrevanju razpadejo. Nadomestili so jih s svinčevim dioleatom, svinčevo spojino, ki po navedbah v raziskavi ustvari stabilnejšo površinsko plast in zmanjša izgubo naboja (raziskava). Ekipa, v kateri so sodelovali tudi proizvajalec Renshine Solar, Beijing Institute of Technology in University of Victoria iz Kanade, je nato metodo preizkusila na pravih modulih.

Kaj zmore panel običajne velikosti

Najstrožje merilo je izkoristek: delež energije vpadne svetlobe, ki jo panel pretvori v elektriko. Modul s površino 0,72 m² je dosegel izkoristek 22,0 odstotka, merjeno po celotni površini, vključno z robovi in povezovalnimi pasovi, ki elektrike ne proizvajajo (raziskava).

To ni bil osamljen uspeh. Ekipa je izdelala 150 velikih modulov s povprečno močjo 144 W, zato je 158-vatni rekorder najboljši v seriji, ne pa tipična enota (Nanjing University).

Rekordni izkoristek je dosegel manjši modul: 24,0 odstotka na aktivni površini 810 cm², potem ko so odšteli neaktivne robove. Rezultat je potrdilo podjetje TÜV SÜD China (pv magazine). Ker se razlikujeta tako velikost modula kot način merjenja, podatkov 24,0 in 22,0 odstotka ni mogoče neposredno primerjati.

Perovskitom že dolgo škodujeta vročina in vlaga. V standardnem preskusu »vlažne vročine«, ki pospeši staranje tako, da so paneli izpostavljeni temperaturi 85 stopinj Celzija in relativni vlagi 85 odstotkov, so obdelani moduli po 1.300 urah izgubili približno 2 odstotka izkoristka, poroča Nanjing University (Nanjing University). Moduli s starejšo amonijevo obdelavo so po navedbah univerze v enakih razmerah izgubili približno 39 odstotkov. Takšni preskusi hitro razkrijejo šibke točke, ne pokažejo pa, kako se panel stara na prostem v več desetletjih.

Spomladanska primerjava s silicijem

Ekipa je panele preizkusila tudi na prostem. Nanjing University poroča, da je 1-megavatni perovskitni sistem obratoval na isti talni sončni elektrarni kot komercialni 3,5-megavatni sistem s silicijevimi paneli (Nanjing University). Ker sta sistema različno velika, so primerjali dnevno proizvodnjo elektrike na enoto nameščene moči.

Po tem merilu je perovskitni sistem po navedbah univerze marca 2026 proizvedel za 3,42 odstotka več elektrike na enoto moči, aprila za 3,79 odstotka, maja pa za 5,81 odstotka več. Ti podatki izvirajo iz poročila univerze o eni lokaciji in eni pomladi. Mediji, med njimi South China Morning Post, so jih povzeli brez neodvisnega preverjanja.

Ekipa iz Nanjinga je pokazala oprijemljive rezultate: izdelala je serijo perovskitnih modulov metrskih dimenzij, dosegla neodvisno potrjen rekordni izkoristek, uporabljena površinska obdelava pa je v preskusih močno upočasnila poškodbe zaradi vlažne vročine. Da bi dokazali, da so ti paneli v celotni življenjski dobi donosnejši od silicijevih, bodo potrebni večletni podatki o proizvodnji elektrike na prostem v različnih podnebjih in podatki o stroških v tovarni. Te lahko najlažje objavita Renshine in njegova partnerja.