Po raz pierwszy fotowoltaikę zwinięto w 20-metrową rolkę. Para naukowców z walijskiego Uniwersytetu Swansea opracowała przełomową metodę produkcji ogniw perowskitowych na dużą skalę. To drukowanie elastycznego panelu PV, który można zwinąć tak, jak film do aparatu.
Ogniwo perowskitowe w rolce
Wygląda jak film do aparatu, ale to ogniwo perowskitowe. Para naukowców z projektu SPECIFIC na Uniwersytecie Swansea – dr David Beyon i dr Ershad Parvazian – wydrukowała panel PV w taki sposób, aby można go było zwinąć w rolkę. Po rozwinięciu ma on 20-metrów długości!
To pierwszy raz, kiedy udało się wydrukować ogniwo perowskitowe w procesie roll-to-roll (R2R), czyli przetwarzaniu urządzeń elektronicznych w elastyczną taśmę. Chociaż wcześniej mówiono już o drukowanych panelach PV, zdaniem naukowców było to nadużyciem.
Zespół SPECIFIC z rozwiniętym, 20-metrowych panelem PV. Źródło: SPECIFIC
Drukowanie ogniwa perowskitowego. Źródło: SPECIFIC
Rolka ogniwa perowskitowego. Źródło: SPECIFIC
Drukowanie ogniwa perowskitowego. Źródło: SPECIFICCzy takie eksperymenty mają sens?
Tania i skalowalna metoda produkcji fotowoltaiki
Zdaniem autorów projektu, drukowanie ogniw perowskitowych na elastycznej taśmie ma być krokiem naprzód w stronę taniej, masowej produkcji fotowoltaiki. Jak tego dokonali? Zamiast złotej elektrody, której zwykle używa się w produkcji, wykorzystano znacznie tańszy materiał – elektrodę węglową. Służy ona w procesie odparowywania wydrukowanego panelu.
Kluczem było zidentyfikowanie adekwatnej mieszanki rozpuszczalników, która wysycha jak film bez rozpuszczania warstwy leżącej pod spodem – tłumaczy współautor projektu dr David Beynon.
Analiza dyfrakcji rentgenowskiej wykazała, iż atrament elektrody węglowej jest do tego zdolny, gdy jest sformułowany z ortogonalnym systemem rozpuszczalników. Ta innowacyjna warstwa może być nakładana w sposób ciągły i zgodny z warstwami leżącymi pod spodem w niskiej temperaturze i z dużą prędkością.
Bez utraty efektywności
Kolejnym sukcesem metody opracowanej przez walijskich naukowców jest bardzo podobna wydajność zwijanego panelu PV w porównaniu z konwencjonalnym sposobem produkcji. Wydrukowany prototyp zachował sprawność konwersji na poziomie 10,8%. Autorzy dodają, iż na małą skalę może ona wynieść choćby 13-14%.
Dodatkowo zwijane ogniwa perowskitowe okazały się bardzo wytrzymałe. Po poddaniu tworzywa próbie odporności na wilgoć i wysoką temperaturę okazało się, iż zachowało ono 84% swojej pierwotnej wydajności.
Realizacja projektu zajęła cztery lata. W tym czasie udało się opracować innowacyjną metodę produkcji ogniw, szczegółowo ją ocenić, przeanalizować i ulepszyć.
Perowskitowe ogniwa słoneczne są bardzo obiecujące w dążeniu do czystszej, bardziej ekologicznej energii. Możliwość wyprodukowania działającego urządzenia w linii sprawia, iż produkcja wielkoskalowa jest łatwiejsza i bardziej ekonomiczna. To duży krok w kierunku ich komercjalizacji – skomentował prof. Trystan Watson, kierownik badań fotowoltaicznych na Uniwersytecie Swansea.
Dlaczego perowskity, a nie ogniwa krzemowe?
Perowskity drukowane na folii PET są cienkie, lekkie, elastyczne i wydajne, także w miejscach, w których jest niedostateczne oświetlenie lub wewnątrz, gdzie jedynym źródłem światła jest sztuczne oświetlenie. Ogniwa perowskitowe – w przeciwieństwie do klasycznych ogniw krzemowych – mogą być montowane praktycznie wszędzie, co daje im ogromną przewagę nad dotychczasową technologią, która działa tylko w określonych warunkach i na wyznaczonych płaszczyznach. Ogniwa nowej generacji znajdą zastosowanie na fasadach budynków, na oknach, posłużą też jako lamele, czyli żaluzje słoneczne.
Warto dodać, iż ogniwa perowskitowe są dużo lżejsze, mniejsze i produkowane w niższej niż ogniwa krzemowe temperaturze. To wszystko składa się na niższy dług energetyczny z transportu i produkcji.
- Czy wiesz, iż Polska też ma swoje osiągnięcia w rozwoju ogniw perowskitowych? Dowiedz się więcej:
- Ogniwa perowskitowe firmy Saule Technologies osiągają imponującą wydajność 25,5%!
- Perowskity – wyzwania technologii. Wywiad z Olgą Malinkiewicz, Saule Technologies
- Perowskity – polska technologia doceniona przez Komisję Europejską! Frans Timmermans w fabryce Saule Technologies
Źródło i fot główne: SPECIFIC mat. prasowe
