Wraz z rozwojem tej branży, ogniwa fotowoltaiczne podzieliła się na kilka generacji. Pierwsza z nich to ogniwa zbudowane z krzemu, jednakże ten pierwiastek zaczął być zastępowany przez nowe technologie zwane „thin film solar cell” - ogniwa fotowoltaiczne zbudowane z bardzo cienkiej warstwy półprzewodnika.

Tak więc druga generacja paneli pv to te zbudowane w oparciu o ogniwa z tellurku kadmu, zaś trzecia generacja opiera się na polimerach. I chociaż krzem wciąż jest najpopularniejszym budulcem w fotowoltaice, to osiągnięcia nauki i pierwsze testowe produkcje pokazują, jaki potencjał ma ta branża.

Panele HJT i pasywny emiter

Lider szwajcarskiego rynku OZE - firma Swiss-Inno HJT wprowadza innowacyjne rozwiązania fotowoltaiczne wykorzystujące ogniwa różnozłączowe (ang. heterojunction). Wszystko po to, aby obniżyć ceny paneli, a tym samym całych instalacji fotowoltaicznych.

Firma wypuściła na rynek pilotażową serię ogniw i modułów, co zakończyło się handlowym sukcesem. Produkt ten może stać się technologią polecaną przez ekspertów dla fotowoltaicznych instalacji przydomowych w Szwajcarii.

O ogniwach typu HJT (j. francuski)

Z kolei firma Schmid na licencji Schott Solar dostarcza ogniwa fotowoltaiczne o sprawności około 20 proc., a więc powyżej średniej dla pv wynoszącej obecnie 18 proc. Dzieje się tak za sprawą technologii tzw. pasywnego emitera. Cykl produkcyjny realizowany jest z wykorzystaniem sprawdzonych w fotowoltaice procesów, które mogą być stosowane dla różnych tafli krzemowych, mono- i polikrystalicznych, jak również łączone z innymi procesami, np. metalizacją.

Integracja z architekturą i… bakterie

Niemiecki Instytut Fraunhofera opracowuje nowe rozwiązanie dla technologii BIPV (Building-Integrated Photovoltaics), czyli dla ogniw słonecznych zintegrowanych z architekturą.

Instytut prowadzi program o nazwie „flex25”, w kierunku opracowania takich powłok dla enkapsulantów (enkapsulacja – inaczej hermetyzacja, uszczelnianie), które umożliwiłyby stworzenie bardzo lekkich, elastycznych ogniw fotowoltaicznych. Dałoby to panelom pv ogromnie możliwości zastosowania w architekturze. W opinii placówki, budynki z takimi instalacjami mogłyby wówczas zaspokoić nawet 50 proc. zapotrzebowania na energię elektryczną.

Z kolei naukowcy z Instytutu Technologicznego w Massachusetts (MIT) postanowili wykorzystać komórki bakteryjne do produkcji błon biologicznych, które miałyby posłużyć do utworzenia ogniw fotowoltaicznych.

Badacze twierdzą, że mogą w pełni kontrolować właściwości błon oraz stworzyć specjalne nanoprzewody, a także cienkie warstwy wyposażone w tzw. kropki kwantowe. Co więcej, naukowcy udowodnili, że innowacyjne ogniwa same regulują nadane im właściwości, dlatego ich wykorzystanie ma ogromny potencjał.

Polska doktorantka i perowskity

Mowa o perowskitach - grupie nieorganicznych związków chemicznych, które znane są już od XIX w. (swoją osobliwą nazwę zawdzięczając rosyjskiemu mineralogowi Lwu Perowskiemu). Jednak dopiero kilka lat temu odkryto, że stanowią one wymarzony materiał do produkcji ogniw słonecznych.

Krótki wykład o perowskitach (z napisami w j. niemieckim i angielskim)

Perowskity występują w przyrodzie, np. w skałach, ale można je wytworzyć również w laboratorium. - Nie potrzeba do tego skomplikowanych urządzeń czy drogich materiałów. Gdybym się uparła, mogłabym je wytwarzać nawet w domu, w kuchni - mówi Olga Malinkiewicz.

Perowskity, podobnie jak krzem, pochłaniają światło widzialne (o długości 300-800 nm) w taki sposób, że można z nich odzyskiwać energię elektryczną. Do tego świetnie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach, dzięki czemu można je będzie nanieść sprayem na dowolne powierzchnie.

Poza tym do ich wytwarzania nie są potrzebne wysokie temperatury. Substancję można więc będzie nanosić na dowolny materiał - odzież, plastik czy nawet papier. Ponadto warstwa tego materiału może być nawet 10 razy cieńsza niż warstwa krzemu (np. 200-300 nm).

Olga Malinkiewicz uważa, że możliwości wykorzystania ogniw słonecznych z perowskitami są niemal nieograniczone - w przyszłości można by było np. pokrywać nimi powierzchnie domów, ubrań czy urządzeń elektronicznych, które ładowałyby się dzięki energii słonecznej.

Z perowskitów można tworzyć nawet półprzezroczyste warstwy. - Wyobraźmy sobie, że energię elektryczną będzie mogła produkować np. naklejka przyklejona na szybę - podaje przykład Malinkiewicz.

Na razie perowskity udaje się wytwarzać na niewielkich powierzchniach - rekordowej wielkości materiał ma wymiary zaledwie 1 cm x 1 cm. Jednak to dopiero początek badań nad tym materiałem, który ma szansę wywołać prawdziwą rewolucję w fotowoltaice, a w przyszłości w całej energetyce.

Pełny materiał o polskiej doktorantce i jej przełomowym odkryciu można przeczytać w serwisie Polskiej Agencji Prasowej.

Ewa Grochowska