Uhlí patří pod zem. Nadějí pro energetiku je uměle vyráběný perovskit

Od minerálu perovskit se čeká, že pronikavě zlepší efektivitu fotovoltaických panelů pro výrobu elektřiny ze slunce. Sluneční články, v nichž je perovskit spojen s obvyklým křemíkem, už v laboratorních podmínkách dosahují účinnosti 34 procent, což je dvojnásobek oproti běžné fotovoltaice. Umožní to fotovoltaice nahradit fosilní elektrárny?

Perovskit (oxid vápenato-titaničitý) byl poprvé objeven na pohoří Ural, popsán v roce 1839 a svůj název dostal podle hraběte Lva Alexejeviče Perovského, tehdejšího ruského diplomata, ministra, ale také mineraloga a archeologa. Na svou skvělou budoucnost pak tento minerál musel čekat až do současné doby.

Dnes už se vyrábí obvykle uměle. I takové materiály si zachovávají původní krystalickou strukturu, ale mívají různorodé chemické složení (proto se o nich mluví v množném čísle). Některé výzkumy ukazují, že perovskity by měly umožnit ve vysoké peci reakci, při níž se nechtěně vznikající skleníkový plyn oxid uhličitý zachytí a rozštěpí na oxid uhelnatý a kyslík, které se znovu vracejí do výrobního procesu.

Začal lukrativní závod. Kdo převede „věčnou” ocel do zelenějších časů, vydělá

Enjoy

„Časy se mění, ocel je věčná.“ Tak zní proslulý výrok připisovaný globálnímu ocelářskému magnátovi Lakshmimu Mittalovi. Neplatí však stoprocentně – ocel možná opravdu je věčná, ale také prochází změnami. Teď se třeba má stát „zelenější“. Nové technologie začínají tuto objednávku plnit, píše pro Newstream vědecký novinář Josef Tuček.

Josef Tuček

Přečíst článek

Ještě podstatnější však zřejmě je, že se od perovskitů očekává změna podoby fotovoltaiky.

Současné fotovoltaické články bývají z křemíku. Průmyslově vyráběné perovskity jsou levnější než křemík a při vytváření elektřiny ze slunečního záření mají v laboratoři zatím rekordní účinnost 26,1 procenta, což je srovnatelné s efektivitou špičkových křemíkových článků.

V tandemu to jde ještě líp

Když se však oba materiály dají k sobě, vznikne takzvaná tandemová struktura. V ní je perovskitový článek umístěn nad křemíkovým článkem. Každý článek se skládá z několika vrstev, které se podílejí na přeměně světla na elektřinu.

Sluneční světlo dopadá nejprve na perovskit a uvolňuje z materiálu elektrony, které zanechávají kladně nabité „díry“. Elektrony putují do sousední vrstvy sbírající náboje a dále k elektrodě; díry migrují směrem opačným. Podobný proces probíhá i v křemíkovém článku, který lépe absorbuje fotony s nižší energií, jež perovskitový článek propustí.

Rekordní účinnost tandemové struktury v laboratorních podmínkách ohlásila začátkem listopadu čínská společnost LONGi, bylo to 33,9 procenta.

Vědecký časopis Nature ve svém redakčním článku uvádí, že by teoretická maximální účinnost mohla vyrůst až na 45 procent. Účinnost komerčně využitelných produktů je zatím podstatně nižší, například britsko-německá společnost Oxford PV připravuje tandemový článek z perovskitu a křemíku s účinností kolem 24 procent.

Investice v Asii, Evropě i USA

Bohužel, nic není úplně bezchybné. Dnes prodávané křemíkové články mívají záruku, že i po 25 letech provozu budou stále dosahovat čtyřpětinové účinnosti oproti stavu, kdy byly nové. Zato výdrž perovskitů je podstatně menší a klesá v důsledku vlhkosti, tepla ba i světla. Na zlepšení však vědci pracují. Zkoumají, jaké složení uměle vyráběných minerálů je nejlepší, jak jej nejvhodněji zapouzdřit do krycích potahů, aby na ně mělo okolí menší vliv, a podobně.

Již zmíněný časopis Nature konstatuje, že velký výrobce křemíkových fotovoltaických článků Hanwha Qcells se sídlem v jihokorejském Soulu plánuje investovat 100 milionů amerických dolarů do zkušební výrobní linky pro tandemové křemíkové a perovskitové články, která by mohla být uvedena do provozu do konce roku 2024.

Poněkud skromnější rozpočet, 19 milionů eur, má projekt Evropské unie PEPPERONI. Na principu akademicko-průmyslového partnerství byl zahájen loni v listopadu s cílem do čtyř let vyvinout tandemové moduly s účinností 26 procent, které budou vhodné pro sériovou výrobu a budou spolehlivě fungovat třicet let.

Ani granty ministerstva energetiky USA pro americké firmy zkoumající perovskity nejsou astronomicky vysoké, v dubnu například poskytlo devět milionů dolarů akademicko-průmyslovému partnerství TEAMUP a další podpora směřovala i jiným firmám.

A ve hře je samozřejmě Čína, suverénně největší velmoc ve výrobě solárních panelů. Z vědeckého prostředí přicházejí zprávy o tom, že se tamní vědci intenzivně věnují i perovskitům. Informace z komerční sféry jsou však kusé. Těžko však předpokládat, že by Čína chtěla o své výsadní postavení v této oblasti přijít.

Čínští vědci mění sluneční energetiku

Money

Rostoucí poptávka po sluneční energii povzbuzuje nabídku i od výzkumníků. A tak v posledních dnech přinesly vědecké časopisy odborné texty o dalších vylepšeních solárních panelů. Autoři kompaktních, účinných a odolných panelů vesměs pocházejí z Číny.

Josef Tuček

Přečíst článek

Poptávka po elektřině ze slunce poroste

V roce 2022 bylo na světě přibližně 1,2 terawattu (TW) výrobních kapacit ze solární energie, které zajišťovaly přibližně pět procent aktuální celosvětové výroby elektřiny. Podle předpokladů však bude svět do roku 2050 potřebovat kapacitu 75 TW, aby splnil klimatické cíle a zbavil se závislosti na fosilních palivech.

Zdá se, že fotovoltaický průmysl by to mohl – i s pomocí perovskitů – zvládnout, a postupem času i levněji než dnešní velké elektrárny.

Zateplení domu či instalace fotovoltaiky. Víme, jak získat nejvíce peněz na zelenou energii

Money

Nadcházející zimní měsíce mohou nemilosrdně poukázat na nedostatečné zateplení domu a odhalit i další problémy, spojené i s možnými vyššími účty za energie. Co s tím? Jedním z řešení může být možnost využití státního programu Nová zelená úsporám. Ten pomůže s výměnou starých kotlů, instalací fotovoltaiky nebo úsporného systému na ohřev vody ale třeba i s výstavbou pasivního domu nebo vybudováním zelené střechy.

nst

Přečíst článek

Budoucnost je ve sdílené energetice, říká šéf Woltairu Jan Hanuš

Zprávy z firem

Podle společnosti Deloitte patří mezi nejrychleji rostoucí firmy v Evropě a mohl by se dokonce stát i dalším českým jednorožcem, tedy startupem s tržní hodnotou přesahující miliardu dolarů. Woltair v letošním roce vstoupil na dva zahraniční trhy, roste ale i v domovském Česku. A peníze od investorů se jen hrnou. „Každá země, která se zabývá adopcí zelené energie, řeší to samé. Je to především nedostatek kapacit na straně techniků. Woltair je pro investory extrémně zajímavý právě tím, že nabízí efektivní řešení,“ říká generální ředitel Jan Hanuš.

Newstream & Partner

Přečíst článek

Zájem o solární panely zvyšuje poptávku po stříbře. Může vyčerpat až 98 procent jeho zásob

Money

Změny v technologii solárních panelů zvyšují poptávku po stříbře. Tato skutečnost by dále mohla prohloubit deficit nabídky tohoto kovu na trhu, protože se očekává jen malé dodatečné zvýšení těžby, upozornila agentura Bloomberg.

ČTK

Přečíst článek

Roste počet špatně instalovaných solárů. Pojišťovny doporučují navýšit pojistky

Money

Čeští hasiči hlásí skokový nárůst počtu požárů u fotovoltaických systémů. Jen za první půlrok jich bylo více než za celý loňský rok, tedy 45, zatímco vloni jich bylo celkem 29. Podle specialistů z Inženýrské komory (ČKAIT) lidé podceňují bezpečnost instalací a na vině jsou neodborné instalace nebo nekvalitní produkty. Zeptali jsme se proto v tuzemských pojišťovnách, jak se zvyšující se počty požárů od fotovoltaik promítnou do hodnocení rizik a do výše pojistného.

Věra Tůmová

Přečíst článek