Naukowcom z Walii udało się zwinąć 20-metrowe ogniwo perowskitowe w rolkę

1 rok temu
Zdjęcie: Naukowcom z Walii udało się zwinąć 20-metrowe ogniwo perowskitowe w rolkę


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: SPECIFIC

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 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

Idź do oryginalnego materiału