Hranice účinnosti solárních článků byla pokořena

Německé výzkumné skupiny v poslední době prezentují solární články generující podstatně více elektřiny než ty, které jsou na střechách umístěny dnes. Hranice účinnosti 30 procent již byla prolomena. A i když se solární články u našich západních sousedů již masově nevyrábějí, výzkum na vysoké úrovni pokračuje.

Fraunhoferův institut pro solární energetické systémy (ISE) ve Freiburgu stanovuje nové standardy pro monolitické víceúčelové solární články s potenciálem účinnosti 35,1 procenta. Dosud to bylo 33,3 procenta. „Věříme, že je reálná účinnost až 36 procent, což významně překračuje fyzický limit solárního článku z čistého křemíku, který je 29,4 procenta,“ říká Andreas Bett, ředitel ISE.

Další tým ISE také vytvořil světový rekord. Jeho křemíkový solární článek s přímo uloženými polovodičovými vrstvami vykázal účinnost 24,3 procenta. Vědci prolomili svůj vlastní rekord, který činil 22,3 procenta a jehož dosáhli v prosinci roku 2018.

A do třetice všeho dobrého: vědci z Centra pro výzkum sluneční energie a vodíku Baden-Württemberg (ZSW) ve Stuttgartu také ohlásili úspěch. Podíleli se na něm pracovníci Karlsruhe Institute of Technology (KIT) a společnosti NICE Solar Energy ve Schwäbisch Hall. Výsledkem je tandemový solární článek, který má účinnost větší než 30 procent.

Tento projekt nese název „Capitano“ a skupina, kterou koordinuje ZSW, se zaměřila na tenkovrstvé solární moduly na bázi perovskitových polovodičů v kombinaci s polovodiči vyrobenými z mědi, india, gallia a selenu (CIGS). Jsou to tedy tandemové články, přičemž perovskitový článek sedí na článku CIGS. Základní solární článek CIGS absorbuje světlo v blízkém infračerveném spektru, které proniká perovskitovým solárním článkem a sluneční světlo se přeměňuje v elektřinu. Oba solární články používají tenkovrstvé technologie, jež lze vyrobit v rozměrech o velikosti několika čtverečních metrů. To by mohlo výrazně snížit náklady − a zároveň zachovat vysokou efektivitu.

Perovskit je přirozeně se vyskytující minerál, který lze také vyrobit synteticky. Stejně jako články vyvinuté ve Freiburgu může každý z těchto článků absorbovat různá spektra slunečního světla a převádět jej na elektřinu. Umělý perovskit se nyní vyrábí v továrně China Energy Group v Nice, jejímž vlastníkem je Shanghai Electric Group, která vlastní také Future Science City v Číně, a dále firma Manz AG ze společnosti Reutlingen, vyrábějící stroje na produkci solárních článků.

Energie

Stáhněte si přílohu v PDF

Ústav ZSW vyrábí články, institut KIT poskytuje nové materiály a procesy zlepšující produkci článků. Vyvinul také systémy, které se používají k výrobě perovskitových vrstev. V továrně v Nice, která dříve vyráběla sériové články CIGS pod názvem Würth Solar, jsou testovány a dále vyvíjeny výrobní techniky. Nakonec chce firma Manz postavit kompletní výrobní linky pro produkci těchto solárních článků. Spolupracující partneři věří, že se díky této technologii může sériová výroba solárních článků vrátit z Číny zpět do Německa. Centrum pro výzkum sluneční energie a vodíku Baden-Württemberg (ZSW) je jedním z předních ústavů pro aplikovaný výzkum v oblasti fotovoltaiky, regenerativních paliv, technologie baterií a palivových článků a analýzy energetických systémů. Ve třech pobočkách ZSW ve Stuttgartu, Ulmu a Widderstallu je v současné době zaměstnáno přibližně 260 vědců, inženýrů a techniků. K dispozici je také 90 akademických a studentských asistentů. ZSW je členem Baden-Württemberg Innovation Alliance (innBW), sdružení třinácti neuniverzitních výzkumných ústavů souvisejících s podnikáním.

Článek byl publikován ve speciální příloze Hospodářských novin Energie.