Panele perowskitowe – nowa technologia czy warto?

Na rynek wchodzi nowa technologia produkcji paneli fotowoltaicznych. Niezwykłe moduły wykorzystują alternatywę dla krzemu – kryształy perowskitu. Ze względu na właściwości kryształów niezwykle cienkie arkusze pochłaniające światło mogą generować elektryczność jak zwykłe panele, ale mają znacznie mniejszą grubość arkusza. Dodatkowym atutem jest to, że pochodzą w całości z Polski – dr Olga Malinkiewicz pracuje nad tym materiałem od wielu lat, a od niedawna ma też własną fabrykę perowskitów – pierwszą tego typu na świecie.

Czym są panele perowskitowe?

Perowskit to naturalnie występujący minerał. Charakteryzuje się niezwykłą zdolnością pochłaniania światła – robi to znacznie lepiej niż arsenek krzemu czy galu. Jednak w czystej postaci nie może przewodzić prądu. Konieczne było stworzenie hybrydy – w połączeniu z innymi pierwiastkami perowskit nabiera nowych właściwości – m.in. zdolności do przenoszenia prądu. Kryształy nadają się do stosowania w panelach fotowoltaicznych dopiero po interwencji laboratoryjnej.

Czytaj więcej: Wypowiedzenie umowy fotowoltaicznej – Jak to zrobić?

Dzięki zdolności pochłaniania światła perowskity pozwalają na zużycie nawet trzykrotnie większej ilości materiału do wyprodukowania modułu fotowoltaicznego. Ich sprawność sięga od 18% do 22%, zdecydowanie lepiej niż słabszego krzemu. Ich zaletą jest jednak użycie mniejszej liczby kryształów, co pozwoli producentom osiągnąć znaczne oszczędności kosztów.

Perowskity i fotowoltaika co jest lepsze?

Klasyczne panele fotowoltaiczne, które pojawiły się jakiś czas temu na rynku, miały ograniczone możliwości ze względu na swoją konstrukcję. Ich główne cechy to kruchość i ciężkość. Z kolei ogniwa na bazie perowskitu są lekkie, elastyczne, cienkie i przezroczyste, dzięki czemu można je stosować na najróżniejszych niestandardowych powierzchniach, takich jak dachy samochodów, obudowy laptopów czy smartfonów czy budynki o delikatnych strukturach. Ponadto koszt produkcji konwencjonalnych paneli jest wyższy niż w przypadku produkcji paneli na bazie perowskitu. Mimo to zarówno perowskit, jak i konwencjonalna fotowoltaika obniżyły ceny energii elektrycznej.

Sprawdź więcej: Rachunek za prąd z fotowoltaiką – jak go czytać?

Płyta perowskitowa i ogniwa

W przeciwieństwie do tradycyjnych paneli fotowoltaicznych, ogniwa nie muszą być zamknięte w sztywnej metalowej ramie. Dzięki technice druku atramentowego perowskity można mocować na elastycznych foliach, co pozwala na umieszczanie ich w trudno dostępnych miejscach. Panele perowskitowe charakteryzują się również częściową przezroczystością i lekkością. Jako takie mogą być przyszłością fotowoltaiki BIPV - zintegrowanej z konstrukcjami budowlanymi. W ten sposób mogą znaleźć zastosowanie nie tylko jako indywidualne rozwiązania, ale także w przemyśle obronnym czy w innych wymagających warunkach. Ambitne plany obejmują nawet wykorzystanie warstw perowskitu w projektach odzieży ładującej elektronikę.

Ile kosztują panele perowskitowe?

Koszt wytworzenia paneli z wykorzystaniem innowacyjnych technologii jest znacznie niższy w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań. Dzieje się tak nie tylko ze względu na mniejszą ilość użytego materiału, ale także ze względu na wysoką wydajność, która pozwala na uzyskanie wyższych plonów na mniejszej powierzchni (w porównaniu do standardowych paneli średniej klasy).

Warto przeczytać: Sieć stacji ładowania samochodów elektrycznych w Polsce

Jak działają perowskity i gdzie je kupić?

Pierwsza instalacja baterii na bazie perowskitu w postaci przesłony daje duże nadzieje na przyszłe wykorzystanie tego minerału. Elastyczność i lekkość baterii pozwala na umieszczenie jej na wielu powierzchniach, a jej energię można czerpać nie tylko ze słońca, ale także ze światła sztucznego. Saule Technologies, kierowana przez dr Olgę Malinkiewicz, uruchomiła pierwszą we Wrocławiu fabrykę paneli na bazie perowskitu. Analiza działania ogniw perowskitowych oraz dalsze działania mające na celu optymalizację kosztów wdrożenia technologii pozwolą na komercjalizację ogniw na całym świecie.

Historia perowskitów w fotowoltaice

Minerał został po raz pierwszy odkryty na terenie dzisiejszej Rosji w 1838 roku. Kryształy badano pod kątem zastosowania w fotowoltaice od 2009 roku, kiedy to japoński zespół kierowany przez Tsutomu Miyazakiego rozpoczął prace nad łączeniem perowskitów z innymi minerałami. Osiągnięta skuteczność nie jest jednak zadowalająca. Przełomu dokonały badania dr Olgi Malinkiewicz, która udoskonaliła proces produkcji i opracowała metodę nanoszenia ciekłych kryształów na dowolną powierzchnię. Efektywna grubość warstwy mineralnej wynosi 300nm.

Sprawdź dodatkowo: Ubezpieczenie instalacji fotowoltaicznej w PZU 

Olga Malinkiewicz otrzymała prestiżową nagrodę Photonics21 Award za opracowaną metodę produkcji. Jego postęp przybliża wizję szeroko stosowanych cienkowarstwowych paneli perowskitowych o krok. Doktor zostaje współzałożycielem firmy Saule Technologies, która uruchamia pierwszą we Wrocławiu linię produkcyjną takich paneli. Głównym założeniem na ten moment jest wykorzystanie ich do urządzeń elektronicznych, a następnie stopniowe zwiększanie udziału w rynku i produkcja wielkoformatowych ogniw fotowoltaicznych. Obecnie panele mają ok. 10 proc. sprawności, ale to nie jest ich pełny potencjał. Zakład otrzymał wiele uwagi i obecnie nie jest w stanie zaspokoić popytu na swoje produkty. Z tego powodu planuje budowę kolejnych fabryk za granicą.

Przyszłość paneli perowskitowych w Polsce

Badania nad tym materiałem prowadzone są od wielu lat nie tylko w polskich laboratoriach, ale także za granicą. Główną wadą tego rozwiązania jest mniejsza stabilność minerału w porównaniu z krzemem. Wiele firm niechętnie przyjmuje nowe technologie, które mogą okazać się wadliwe. Dlatego rozwój branży paneli perowskitowych zależy od czasu i zaufania do proponowanych rozwiązań. Komercyjne panele dopiero zaczynają wchodzić na rynek PV.

Są jednak firmy, które mocno wierzą w wizję sprzedaży perowskitów. Japoński inwestor Hideo Sawada sfinansował rozwój Saule Technologies. Swoje miejsce ma również firma Columbus Energy, która jest zainteresowana oferowanymi rozwiązaniami. Ogromny popyt na fotowoltaikę sprawia, że ​​tańsze i bardziej elastyczne technologie stają się jeszcze bardziej pożądane. Technologia druku atramentowego może być zainstalowana na dowolnej powierzchni, a także może być używana.

Jak używać perowskitu?

Ogniwa fotowoltaiczne perowskitowe przeszły wiele rygorystycznych testów. Celem Saule Technologies jest tworzenie technologii, które można umieścić na dowolnej powierzchni. Do tej pory stosowano jednak folie drukowane i dopiero w przyszłości nastąpi przejście na bezpośrednią integrację. Panele sprawdzają się również na oknach – rozwiązanie, które pozwoliłoby na wytwarzanie energii elektrycznej z każdej szyby budynku.

Warto wiedzieć: Fotowoltaika do 150 kW Bez pozwolenia na budowę

Perowskit można nakładać na kadłuby statków, karoserie samochodowe itp. Możliwości wydają się nieograniczone.Pierwszym sukcesem firmy było podpisanie umowy ze Skanska. Firma zakupiła licencje na rozwój technologii Saule na wielu światowych rynkach. Rozwiązanie oferowane przez polską firmę wydaje się być przyszłością fotowoltaiki BIPV ze względu na swoją trwałość i wodoodporność. Obecnie takie panele znajdują się już w biurowcu Xinghuo, przyczyniając się do samodzielnego wytwarzania energii przez budynek.

Perowskity dla prosumentów

Obecnie zastosowanie paneli perowskitowych nie jest otwarte dla wszystkich zainteresowanych inwestorów. Minie dużo czasu, zanim indywidualni prosumenci będą mogli kupować panele perowskitowe. Gdy panele trafią do produkcji komercyjnej, zaoferują użytkownikom niespotykaną dotąd elastyczność i wydajność. Panele mogą też stać się bardzo tanie – wszystko zależy od dalszego rozwoju rynku. Dzięki perowskitom produkcja energii fotowoltaicznej stanie się bardziej dostępna.