Zprávy

Současný energetický sektor prochází hlubokou proměnou, v níž hraje primární roli hledání stále efektivnějších bezemisních zdrojů. Tradiční křemíková fotovoltaika představuje po celá desetiletí spolehlivý základ solární energetiky, nicméně se postupně přibližuje k hranici svých fyzikálních možností, označované jako takzvaný Shockleyův-Queisserův limit. Teoretická maximální účinnost samostatného křemíkového článku se pohybuje těsně pod hranicí třiceti procent, přičemž nejlepší komerční panely dnes dosahují reálné účinnosti kolem dvaceti dvou až dvaceti čtyř procent. Právě v této situaci vstupuje na scénu nová technologie tandemových fotovoltaických článků, která slibuje zásadní skok v množství vyrobené elektrické energie ze stejné plochy slunečního záření.

Princip fungování tandemové konstrukce spočívá ve vrstvení dvou či více různých materiálů nad sebou, z nichž každý dokáže zpracovat jinou část světelného spektra. Zatímco klasický křemík absorbuje především červené a infračervené záření, svrchní vrstva tvořená perovskitem zachycuje vysoce energetické modré a ultrafialové světlo. Perovskity jsou syntetické materiály se specifickou krystalickou strukturou, jejichž obrovskou výhodou je nejen schopnost efektivně pohlcovat fotony, ale také možnost velmi levné a flexibilní výroby. Tloušťka perovskitové vrstvy se pohybuje v řádu stovek nanometrů, takže představuje minimální zátěž na spotřebu surovin. Výsledným spojením obou částí vzniká tandemový článek, který eliminuje tepelné ztráty vnímané u samotného křemíku a posouvá teoretický limit celkové účinnosti až k hranici čtyřiceti tří procent.

Pokrok dosažený v laboratorních podmínkách i na poloprovozních linkách je mimořádně rychlý. Vůdčí technologické společnosti a akademické ústavy v posledních letech opakovaně překonávají účinnostní rekordy. Laboratorní výsledky tandemových článků tvořených perovskitem a křemíkem již přesáhly hranici třiceti pětí procent účinnosti. Zároveň probíhá intenzivní vývoj komerčně použitelných modulů o standardních rozměrech, jejichž účinnost se v testovacích sériích pohybuje mezi dvaceti šesti a dvaceti devíti procenty. V praxi to znamená, že solární elektrárna vybavená tandemovými panely může vyprodukovat až o třetinu více elektrické energie než stávající instalace se stejnými rozměry, což zásadně mění ekonomiku obnovitelných zdrojů.

Hlavním úkolem vědců a inženýrů před spuštěním masové komerční výroby zůstává zajištění dlouhodobé stability a spolehlivosti. Perovskitové materiály historicky podléhaly rychlé degradaci pod vlivem vlhkosti, vysokých teplot a intenzivního slunečního záření. Díky inovativním metodám chemické pasivace, pokročilému zapouzdření a vývoji stabilnějších elektrolytů však nové tandemové moduly dosahují životnosti srovnatelné se standardními požadavky trhu, což dokládají tisíce hodin zrychlených zátěžových testů se zachováním vysokého výkonu. Pozornost se navíc věnuje i ekologickému aspektu celého životního cyklu, včetně recyklace a náhrady stopových prvků.

Tandemové články představují klíčovou inovaci, která určuje směr vývoje celého solárního odvětví pro nadcházející desetiletí. Jejich postupné zavedení do sériové výroby sníží prostorové nároky na výstavbu nových elektráren, zefektivní střešní instalace v městské zástavbě a dále zlevní čistou energii. Vzhledem k probíhajícím testům v reálném provozu a zakládání prvních velkokapacitních výrobních linek lze očekávat, že se tandemová technologie stane v blízké budoucnosti novým standardem globální energetiky.

Zdroj: www.nrel.gov, www.nature.com, www.fluxim.com, www.longi.com