Organické vrstvy zodolnily perovskitové solární panely

TLDR: Nové aditivum zvýšilo odolnost perovskitových solárních panelů, které slibují levnější a snadněji vyrobitelnou fotovoltaiku zítřka. Zatím ale nevíme, o kolik panely nová vrstva zdraží. Studie tu.

IDDQD

Když se na civilizaci mrknete z pohledu energie, žijeme v době magické! No fakt – platí to aspoň od příchodu fosilních paliv (uhlí, ropa), která se nám střádala v Zemi po dlouhé věky a my dnes tak používáme energii střádanou po nesčetné miliony generací najednou!

Nepřekvapí, že v jediném barelu ropy (159 litrů), kterých průměrný Američan „spořádá“ za rok 8 (to Češi jsou v závěsu s 5), se nachází obrovské množství energie! Přepočet na škodovky mě už neba, tak jsem mrknul, kolik energie při jedné etapě @Tour de France průměrně spálí její slavný čtyřnásobný vítěz Chris Froome. Tak chudák Chris by si při jedné etapě denně musel TdF protáhnout na celých 97 a půl roku, aby dohnal automobilismem profrčenou energii jednoho průměrného Amerikána. A to je magické!

Zní vám to stále příliš étericky? Vezměte si, že takový barbar Conan by v mlýnu podle některých propočtů musel generovat 1 barel ropy zhruba 5,7 let! Ta černá věc, co tryská zpoza země, je prostě tak brutálně efektivní, že používání ropy je skoro cheatování!

Přesto nám tahle magie nejspíše tak trochu devastuje planetu – i pokud byste považovali antropogenní klimatické změny za aprílový žertík, je nesporným faktem, že průmyslové zplodiny škodí zdraví lidem žijícím u továren, dálnic a podobných krásných míst k životu. Náhrada fosilních paliv za zelenější zdroje tedy není kýžená jenom z hlediska ekologie, ale i zdraví.

A nyní máme o krůček blíže k levnějším, leč stále efektivním solárním panelům! Došli k nim alespoň vědátoři z Oregon State University pracující pod bičem Jie-Chun Lina, když se jim podařilo vylepšit výdrž solárních panelů využívajících perovskit.

Složení typického perovskitového panelu. Zdroj: Fabian Ruf/Scilight

Vrstva po vrstvě

Tenhle matroš je již nějaký čas skloňován jako potenciální náhrada či doplněk křemíku ve fotovoltaických panelech. Jenže nikoliv nadarmo jeho aplikace kulhá na oba pahýly. Samotné využití perovskitu po chemické stránce totiž bylo zprvu stabilní asi jako teenager v rozpuku.

S tím se sice podařilo postupem doby něco udělat, zůstávají však problémy s dlouhodobou výdrží perovskitu. Oproti křemíkovým panelům, které mají potenciální výdrž na dekády, se totiž perovskit zatím vyznačuje daleko menší vydržilkou, asi jako senior po rozpuku. A není úplně kýžené, abychom tak křemík nahradili matrošem, který nám co pár let zaplní skládky novým nadělením. Proč se tedy perovskitem vlastně zabývat?

Perovskit působí zajímavě hlavně kvůli potenciálně vyšší efektivitě panelů a zároveň snazší výrobě. V laboratoři již perovskit dohnal efektivitu jednoduchých křemíkových panelů. Namísto řešení „buď anebo“ je momentálně lákavá spíše hybridní verze mezi nimi – kombinované křemíko-perovskitové panely již dosáhly efektivity 28 %. To není špatné, vidle do toho však stále háže proklatá nižší odolnost kombinovaných panelů.

A právě tady přijíždí na scénu vědecká skvadra z Oregonu, aby udělal situaci mnohem zajímavější! Napadlo je totiž vylepšit odolnost hybridních panelů s pomocí potahu organickou sloučeninou na bázi piperidinu. To je látka, která se používá třeba v syntéze léčiv; zdá se ale, že vykurýrovat by mohlai perovskit!

Nižší vytrvalost perovskitu je daná dvěma problémy – horší stabilitou při vyšších teplotách, a zároveň špatnou odolností vůči vlhkosti. Uvážíme-li, že panely by měly vydržet několik desetiletí ve venkovních prostorách, jde o mimořádně nepříznivou kombinaci. Proti mechanickému poškození nebo defektům ve výrobě je perovskit naopak odolnější než křemík, ale k čemu to je, když vám panel začne po pár letech uhnívat?

Zdroj: Simpsonovi/FOX, vlastní

Magie jinak

Právě tomu má však zabránit nové aditivum. Piperidinová vrstva je optimalizována tak, aby seděla jako zadek na hrnec na perovskit-křemíkové hybridní panely a prokázala svou účinnost po 1200 hodin v teplotě až 85 °C. To jsou skoro 2 měsíce strávené v pořádné sauně! Nová vrstva navíc funguje jako fyzická ochranná bariéra a zpomaluje poškozování panelu přirozenými jevy (počasí, ptáci, opilci). Kde je ten háček?

Inu, na 5-20% snížení efektivity díky nové vrstvě přesto došlo. Rovněž je otázkou, kolikpodobnávrstva zvýší cenu výroby, a v neposlední řadě – prozatím byly panely osolené piperidinem testovány jenom těch pár týdnů. Na to, jestli vydrží 25 let, si budeme logicky muset počkat 25 let. Ačkoliv nynější výsledky zvyšují optimismus výdrže panelů, nemusí zcela jistě jít o poslední objev na tomhle poli.

Uvážíme-li, že první fotovoltaické panely měly efektivitu jen 6 %, je skok kupředu v téhle technologii obrovský. Pořád si nemyslím, že budoucí energetika si vystačí jenom se Sluncem – aspoň pokud tedy nedorazí zcela jiné pojetí využití fotovoltaiky. Ale takový argument stojí na základě dnešních panelů.

Dorazí-li skutečně jednou panely, které lze snadno a levně tisknout, mají velkou výdrž, neprodukují přehršle odpadu a disponují i solidní efektivitou, můžeme se dočkat pozoruhodného užití solárů! Že něco takového vypadá také jako magie? Inu, nebylo by tomu poprvé…

[Ladislav Loukota, JRN]

Jakmile budeme mít zelenější energetiku, přeleje se tahle barva i do dopravy…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama