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. 

Czy 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 właściwej mieszanki rozpuszczalników, która wysycha jak film bez rozpuszczania warstwy leżącej pod spodem – tłumaczy współautor projektu dr David Beynon. 

Analiza dyfrakcji rentgenowskiej wykazała, że 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, że na małą skalę może ona wynieść nawet 13-14%. 

Dodatkowo zwijane ogniwa perowskitowe okazały się bardzo wytrzymałe. Po poddaniu tworzywa próbie odporności na wilgoć i wysoką temperaturę okazało się, że 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, że 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, że 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, że 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  

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.