Przezroczysta rewolucja w fotowoltaice

Perowskity są świetnymi pochłaniaczami światła. Lepszymi nawet niż dotychczasowy champion arsenek galu, który z kolei jest znacznie lepszy od najbardziej popularnego dzisiaj krzemu. Dzięki temu są w stanie pochłonąć światło w ultracienkich warstwach. Zmniejsza to przynajmniej trzykrotnie zużycie materiału niezbędnego do wyprodukowania takiego ogniwa. Jako że ów materiał wytwarzany jest w procesie syntezy chemicznej z bardzo tanich materiałów startowych, zasoby są, tak jak w przypadku krzemu, teoretycznie nieograniczone. Bardzo praktyczne jest również to, że ogniwa można wytwarzać w procesie mokrej chemii. To znaczy, że na przykład można taki perowskit po prostu nadrukować.
 
Perowskity to materiały o specyficznym ułożeniu siatki krystalicznej. Ich właściwości nie determinuje skład, lecz struktura ułożenia atomów. Nazwę zawdzięczają rosyjskiemu geologowi Lwu Perowskiemu, którego znajomy, Niemiec Gustav Rose, jako pierwszy sklasyfikował ten charakterystyczny układ atomów na podstawie tytanianu wapnia występującego w skałach Uralu. Wydarzyło się to ponad sto lat temu i od tamtej pory wszystko, co ma taki sam układ atomów jak tytanian wapnia, jest nazywane perowskitem.
 
Jak nietrudno się domyślić, jest bardzo dużo różnego typu perowskitów. Jedne występują w naturze (np. w skałach, magmie), inne można wytwarzać w laboratoriach w procesie syntezy chemicznej. Najbardziej interesujące są tzw. perowskity hybrydowe. Oznacza to, że są materiałem po części organicznym, a po części nieorganicznym. Takie połączenie w naturze występuje bardzo rzadko i daje w rezultacie niezwykle unikalne właściwości.
 
W ciągu zaledwie kilku lat stosowania perowskitu w ogniwach słonecznych ich wydajność laboratoryjna stała się w zasadzie porównywalna z wydajnością wiodących technologii fotowoltaicznych, takich jak krystaliczny krzem, CdTe i CIGS, i obecnie jest na poziomie około 20%. Warto jednak zaznaczyć, że ogniwa oparte na perowskicie to zupełnie inne podejście do fotowoltaiki. Nie można wprost przyrównywać do nich ogniw krzemowych. To mniej więcej tak, jakby samochody napędzane prądem przyrównać do pierwszych automobili napędzanych silnikiem parowym. I jedne, i drugie mają cztery koła, kierownicę i pojadą, ale różnicę czyni efektywność wykonanej pracy, łatwość obsługi i gracja.
 
Podobna przepaść dzieli technologie ogniw fotowoltaicznych. Zamiast topornie wyglądających konstrukcji utrzymujących sztywne panele krzemowe, rujnujących wygląd niejednokrotnie pięknie zaprojektowanych budynków, będziemy wykorzystywać ogniwa perowskitowe w żadnym aspekcie nie wpływające negatywnie na architekturę, za to harmonijnie się w nią wpisujące.
 
Dzięki unikalnym właściwościom perowskitów będzie można – i jest to idealny przykład nieinwazyjnej implementacji tej technologii – zespolić ogniwa fotowoltaiczne z szybami. Okna zmienią się w panele fotowoltaiczne, naprawdę niewiele tracąc na przezroczystości. Można będzie również pokrywać ogniwami perowskitowymi dachówki, przez co cały dach stanie się panelem fotowoltaicznym, dzięki elastyczności perowskitów niczym na pozór nie różniącym się od dachu pokrytego zwykłą dachówką. Perowskity można by nanosić na całe elewacje nowoczesnych budynków lub hal produkcyjnych, dzięki czemu nie tylko dach i okna, ale i ściany produkowałyby prąd. Proszę tylko porównać powierzchnię dachu – dzisiaj maksymalną powierzchnię dla ogniw krzemowych na budynku – z powierzchnią ścian drapacza chmur.
 
To nie wszystko. Dzięki unikalnym właściwościom perowskitów: elastyczności, przezroczystości i bardzo niskiej wadze, jeśli ta technologia się rozwinie, każdy z nas będzie miał przy sobie kilka zintegrowanych z perowskitami urządzeń bądź rzeczy. Ekran tabletu pokryty perowskitem niczym nie będzie się różnił od dzisiejszego, z jednym zasadniczym wyjątkiem: będzie doładowywał baterię. Podczas dalekich wypraw turystycznych, nawet w ostępy cywilizacji, nie będziemy zależni od zapasu baterii – cały namiot może funkcjonować jako jeden wielki panel fotowoltaiczny produkujący prąd. Panel będzie można też zwinąć w rulon i schować do plecaka, idąc na wycieczkę w góry. Mnogość możliwości jest tym większa, z im większej liczby urządzeń elektrycznych korzystamy. A jak wiemy, liczba ta stale rośnie.
 
Niezależnie od perowskitów zintegrowanych z powszechną dziś elektroniką użytkową, każdy z nas będzie potrzebował z czasem w coraz większym stopniu zasilania dla – ten trend widać już bardzo wyraźnie – urządzeń zaliczanych do wearable technologies. I znów, dzięki właściwościom perowskitów ogniwo fotowoltaiczne nie będzie klasycznym panelem, lecz po prostu materiałem produkującym prąd. Możemy już dziś wyobrazić sobie na przykład koszulę z wstawkami z elastycznego perowskitu.
 
Możliwość integracji ogniw perowskitowych z elewacją sprawi, że budynek stanie się pasywny energetycznie. Oczywiście dużo zależy tutaj od samego usytuowania geograficznego obiektu. W przypadku odpowiednio wydajnego systemu magazynowania energii, możliwe, że w ogóle nie będzie konieczności podłączania go do sieci energetycznej. To oznaczałoby zerowe rachunki za prąd lub wręcz – poprzez podłączenie do smart grid, czyli „inteligentnej” sieci energetycznej – możliwość sprzedaży wyprodukowanej nadwyżki. Koszt energii byłby zatem ograniczony do kosztu zakupu perowskitowych ogniw.
 
Wszystkie te scenariusze wymagają jeszcze znacznego usprawnienia ogniw. Jeśli technologia ogniw perowskitowych osiągnie ten pułap, łatwo przewidzieć, jak to wpłynie na rynek energii. Na razie do wyścigu technologicznego stanęła polska fizyk – Olga Malinkiewicz, która opracowała technologię niskotemperaturowego wytwarzania elastycznych ogniw fotowoltaicznych na bazie perowskitów.
 
Po pierwszym roku prac nad komercjalizacją technologii, polska badaczka ma powody do dumy – stworzona przez nią firma Saule Technologies, nie tylko otrzymała ponad 20 mln złotych dotacji z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na dalszy rozwój technologii, ale także podpisała w we wrześniu 2015 roku umowę z inwestorem z Japonii, Hideo Sawadą.
Nowa technologia, nad którą pracuje Saule Technologies ma ogromny potencjał, żeby zrewolucjonizować rynek energii słonecznej, uczynić go bardziej dostępnym i powszechnym. Przyszłe zastosowania tej technologii są niemalże nieograniczone. Z wielką satysfakcją angażujemy się w ten projekt i oczywiście będziemy wspierać firmę stworzoną przez Olgę Malinkiewicz w jej dalszych pracach – mówi Hideo Sawada.
 
Przełomową technologią pozyskiwania energii poprzez źródła fotowoltaiczne na bazie perowskitu zainteresowało się również wojsko. Inspektorat Implementacji Innowacyjnych Technologii Obronnych zidentyfikował szereg potencjalnych zastosowań na potrzeby Sił Zbrojnych RP.
 
W chwili obecnej gestorzy sprzętu wojskowego oraz przedstawiciele nauki, przemysłu zbrojeniowego za pośrednictwem naszych działań zostali zapoznani z możliwościami technologii oraz możliwościami implementacji po uzyskaniu pełnej dojrzałości technologicznej produktu. W ocenie przedstawicieli wojska technologia opracowana przez panią Olgę Malinkiewicz należy do wysoce perspektywicznych i przełomowych. Sukces perowskitów może w przyszłości zdefiniować nowe zdolności sprzętu wojskowego w Siłach Zbrojnych – mówi ppłk Rafał Miernik z Inspektoratu Implementacji Innowacyjnych Technologii Obronnych.
 
Znacznie mniej entuzjastycznie do odkrycia pani Olgi podchodzi na swoim blogu Janusz Korwin Mikke. Wśród wielu rozkosznie sarkastycznych stwierdzeń, notabene opartych wyłącznie na danych z wikipedii (Niech żyje Biblia XXI wieku!) czytamy między innymi:
 
[…] sprawa tego perwiskitu wygląda mi na taką samą hochsztaplerkę, jak ”promienie N” czy ”zimna synteza termojądrowa”. A na pewno świadczy o głębokiej chorobie naszej cywilizacji. W normalnym kraju, gdy ktoś coś wynajdzie, to daje fartuch do potrzymania laborantce, wskakuje do taksówki i pędzi do urzędu patentowego. A potem stara się wynalazek sprzedać. […]
 
Jeśli ktoś zaczyna nie od działania, tylko od gadania o tym – to coś nie jest w porządku.
 
Panna Olga otrzymała z rąk tow. Neelii Kroes, b.unio-komisarki d/s cyfryzacji, nagrodę „Photonics21”.Osoba p. Kroes i jej stanowisko powodują, że w oczach każdego zdrowo myślącego kapitalisty szansa na to, że perowskit jest coś wart, maleje od razu trzykrotnie.
 
No i tu wypada chyba wspomnieć, że pani Olga Malinkiewicz jest współautorem zgłoszenia patentu:
 
Inverted solar cell and process for producing the same: Inventors: O. Malinkiewicz, A. Soriano, H. J. Bolink, Md. K. Nazeeruddin, M. Graetzel. Request Number: EP13183813.8 Country of priority: Switzerland. Priority date: 2013. Titularity: Universidad de Valencia and École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Extended to: Europe.
 
Jak widać, pani Olga patent ma, choć niestety nie jest samodzielnym wynalazcą, co zapewne zwiększa koszty firmy związane z korzystaniem z tego patentu. Pozostaje zatem trzymać kciuki za sukces, tym bardziej że konkurencja nie śpi.
 
Nad perowskitami pracują również inni naukowcy, w tym zespół z Korean Research Institute of Chemical Technology (KRICT) pod kierownictwem Sag Il Seok, który jest autorem technologii perowskitów o najwyższej wydajności na świecie – rekordu potwierdzonego przez amerykański NREL (US National Renewable Energy Laboratory), kiedy to uzyskano wynik wydajności konwersji równy 20,1 proc.
 
W każdym razie my trzymamy kciuki za polską badaczkę i będziemy bacznie przyglądać się rozwojowi tej obiecującej technologii.
 
źródło: Green Economy
Państwa UE ostatecznie zatwierdziły przepisy w sprawie utworzenia rezerwy stabilizacyjnej dla unijnego rynku pozwoleń na emisję CO2. 
Piloci największego pasażerskiego samolotu na świecie zaprezentowali zapierającą dech w piersiach precyzję lotu, który odbył się w towarzystwie duetu Yvesa Rossy’ego oraz Vince’a Reffeta, wyposażonych w skrzydła napędzane silnikami odrzutowymi. Samolot A380 linii Emirates oraz duet Jetman Dubai dali niesamowity pokaz, poprzez który zaprezentowali ogromny postęp lotnictwa. Odbył się on nad wyspą Palm Jumeirah oraz wzdłuż linii horyzontu Dubaju z wieżowcem Burdż Chalifa w tle. Nagranie dostępne jest tutaj.