Perspektywy rozwoju fotowoltaiki perowskitowej w latach 2023-2033
Przyszłość fotowoltaiki perowskitowej rysuje się bardzo optymistycznie, a dzięki niezwykłej wydajności, niskim kosztom i cienkiej strukturze folii oraz możliwości dostrajania absorpcji, technologia ta znajduje coraz to nowe zastosowania.
Badania nad perowskitowymi ogniwami fotowoltaicznymi rozpoczęły się w 2009 roku. Ich rekordowa sprawność jest już porównywalna do sprawności fotowoltaiki krzemowej, za którą stoją dziesiątki lat badań. W perowskitowej technologii fotowoltaicznej nie stosuje się toksycznych ani rzadkich materiałów, a jej produkcja jest dobrze dostosowana do skalowalnych metod osadzania opartych na roztworach, bez konieczności stosowania próżni lub wysokich temperatur. Dzięki temu perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne mają przewagę nad dominującymi obecnie cienkimi, alternatywnymi warstwami , takimi jak tellurek kadmu (CdTe) i selenek galu i miedzi (CIGS), których wadami są kosztowna synteza i niedobór materiałów.
Perowskity to rodzina materiałów o specyficznej strukturze. Charakteryzują się unikalnym połączeniem właściwości elektronicznych i optycznych. W najbliższym czasie ta technologia nie zastąpi co prawda fotowoltaiki krzemowej, ale posiada istotne zalety: możliwość zapewnienia podobnie wysokiej gęstości mocy jak ogniwa krzemowe przy niższych kosztach, ułamku masy i prostszym procesie produkcyjnym. Perowskity można również łączyć z krzemem, tworząc tandemowe struktury ogniw, które przekraczają granice sprawności ogniw słonecznych z pojedynczym złączem.
Fotowoltaika perowskitowa może być wykorzystywana w architekturze cienkowarstwowej (po lewej) lub tandemowej "perowskit na krzemie", odpowiednio do takich zastosowań, jak zbieranie energii w pomieszczeniach lub fotowoltaika dachowa.
Pomimo wykazania wysokiej sprawności perowskitowych ogniw słonecznych, ich komercyjne zastosowanie jest jeszcze ograniczone z powodu obaw dotyczących długoterminowej stabilności. Perowskity ulegają degradacji po wystawieniu na działanie czynników środowiskowych, takich jak ciepło, powietrze, wilgoć i promieniowanie UV. Kluczowe znaczenie dla jej zapobiegania mają techniki hermetyzacji i inżynieria materiałowa, co stwarza w przyszłości atrakcyjne możliwości komercyjne.
Fotowoltaika perowskitowa jest bardzo uniwersalna. Może być stosowana powszechnie na farmach słonecznych, dachach i pionowych ścianach budynków i konstrukcjach o niskiej tolerancji wagowej, jak również na urządzeniach elektronicznych IoT, w których wymiana baterii może być nieopłacalna. Istnieją już bardzo wczesne etapy komercjalizacji elektroniki z własnym zasilaniem, wykorzystującej organiczne ogniwa fotowoltaiczne, ale rynek ten jest wciąż bardzo mały i jest na nim wiele miejsca dla nowych uczestników. Przyszłość fotowoltaiki perowskitowej rysuje się zatem bardzo optymistycznie, dzięki wyższej sprawności i prostszej niż organiczna syntezie, a także dzięki potencjalnie dłuższej żywotności. Technologia ta rozwinęła się znacznie szybciej niż jakakolwiek inna technologia fotowoltaiczna. Elastyczne urządzenia otwierają przed nią nowe możliwości zastosowań, których nie są w stanie zapewnić zwykłe krzemowe ogniwa fotowoltaiczne ze względu na masę, ciężar i sztywność. Fotowoltaika perowskitowa obejmuje tandemowe, cienkowarstwowe, elastyczne i zintegrowane z budynkami perowskitowe ogniwa słoneczne, a także perowskitowe diody LED, czujniki i fotodetektory.
Źródło: www.idtechex.com