Panele słoneczne to w zasadzie krzem. Materiał ten jest wykorzystywany w około 95 proc. paneli dostępnych obecnie na rynku. Jednak krzemowe ogniwa słoneczne mają ograniczone możliwości pozyskiwania energii słonecznej, a ich produkcja jest nadal stosunkowo droga – pisze Casey Crownhart na portalu MIT Technology Review. Perowskity od dawna wydawały się obiecującym rozwiązaniem jako potencjalnie tańsze, lżejsze i bardziej wydajne materiały solarne. Jednak mimo tak dużego zainteresowania (a także licznych startupów, które próbują skomercjalizować tę technologię), niektórzy eksperci ostrzegają, że ogniwa słoneczne na bazie perowskitów mogą być jeszcze dalekie od osiągnięcia znaczących efektów komercyjnych – o ile w ogóle do tego dojdzie.

Chociaż ostatnie badania nad ogniwami perowskitowymi wykazały postęp w kluczowych parametrach, takich jak wydajność, w rzeczywistości materiały te mogą być jeszcze dalekie od tego, by sprawdzić się w warunkach rzeczywistych. Perowskity to rodzina materiałów syntetycznych, które skutecznie pochłaniają światło słoneczne i stosunkowo łatwo można je wykorzystać do pokrywania powierzchni, tworząc tanie ogniwa słoneczne, które mogą pobierać energię słoneczną i przekształcać ją w elektryczność. Szybki postęp prac nad perowskitami spowodował duży napływ naukowców, którzy mają nadzieję wykorzystać te materiały. Prace naukowe zapowiadają nowe osiągnięcia, a w ślad za nimi idą fundusze. Na przykład Departament Energii USA oferuje nagrody za rozpoczęcie działalności dla firm zajmujących się perowskitami.

Reklama

Kilka początkujących firm, takich jak Microquanta Semiconductor, Oxford PV i Saule Technologies, pozyskało milionowe fundusze, a nawet uruchomiło projekty demonstracyjne. Jednak jest kilka powodów, dla których nowe instalacje słoneczne prawdopodobnie nie będą zasilane perowskitami. Na pierwszym miejscu listy znajduje się to, że są one zbyt kruche. Co prawda, są one coraz bardziej wytrzymałe. Kiedyś perowskity rozpadały się, gdy naukowcy przenosili nowo wyprodukowaną próbkę do laboratorium w celu przeprowadzenia testów. W jednym z ostatnich badań, opublikowanym w kwietniu w Science, naukowcy odkryli nowy sposób konstruowania perowskitowych ogniw słonecznych z dodatkami, które poprawiły wydajność i żywotność. Ogniwa wytrzymały 1500 godzin pracy w wysokiej temperaturze i wilgotności w laboratorium.

Problemem jest przełożenie tych wyników na świat rzeczywisty. Naukowcom trudno jest symulować warunki rzeczywiste, a krzem postawił wysoko poprzeczkę – wielu producentów gwarantuje, że ich panele zachowają 80 proc. swojej wydajności przez 30, a nawet 40 lat. W niedawnych testach terenowych naukowcy odkryli, że ogniwa na bazie perowskitu po kilku miesiącach osiągają ponad 90 proc. swoich początkowych parametrów. Jednak utrata prawie 10 proc. wydajności ogniwa to nadal problem. Kolejnym utrudnieniem jest fakt, że wszystkie te testy zostały przeprowadzone przy użyciu maleńkich ogniw. Skalowanie perowskitów i tworzenie większych ogniw, które można połączyć w pełnowymiarowe panele słoneczne, często prowadzi do pogorszenia wydajności i żywotności.

Letian Dou, badacz perowskitów z Purdue University, twierdzi, że dopracowanie perowskitów za pomocą takich metod, jak dodanie stabilizatorów i materiałów chroniących je przed żywiołami, może w końcu umożliwić ogniwom słonecznym wytrzymanie kilku dekad w normalnych warunkach pracy. Przewiduje on jednak, że minie jeszcze dekada lub więcej, zanim perowskity osiągną znaczący postęp komercyjny. Perowskity niekoniecznie muszą bezpośrednio konkurować z krzemem, ponieważ mogą być stosowane w ogniwach tandemowych, w których warstwa perowskitowa jest umieszczona na ogniwie krzemowym. Ponieważ te dwa materiały wychwytują światło o różnej długości fali, mogłyby się wzajemnie uzupełniać.