CIGS Thin Films vytvořil nový světový rekord v účinnosti solárních článků

Rekordní účinnost solárních článků CIGS byla nezávisle ověřena, což ukazuje, že v kdysi populární technologii, která byla v posledních letech zastíněna, stále existuje život.

Dnes je naprostá většina fotovoltaických systémů na bázi křemíku. Křemíkové články se však blíží své maximální účinnosti a jejich výroba vyžaduje relativně vysoké teploty, což vytváří minimální cenu a vloženou energii, pod kterou je těžké se dostat. Mnohem novější technologie perovskitu se zdokonaluje úžasnou rychlostí, ale přetrvávají pochybnosti o životnosti perovskitových buněk.

V důsledku toho někteří výzkumníci chtějí ponechat otevřené možnosti pro alternativní přístup. Navíc skládání různých typů solárních článků na sebe vede k účinnosti, kterou by nikdo nemohl dosáhnout sám. Oba tyto udržují CIGS relevantní jako potenciální součást náhrady fosilních paliv, navzdory poklesu podílu na trhu od počátku 21. století.

Písmena v CIGS znamenají měď, indium, gallium a selenid, jejichž kombinace je potažena na obyčejné tabuli okenního skla spolu se stříbrem a sodíkem. Tým z Uppsalské univerzity vytvořil jednu takovou buňku, která překonala své předchůdce pomocí několika inovací, včetně úpravy koncentrací gallia v různých částech buňky.

Tato kompozice zní draho – některé z těchto kovů jsou docela drahé. Skutečnost, že je třeba je ošetřit fluoridem rubidium, molybdenovou vrstvou umístěnou za nimi a průhlednou vrstvou umístěnou vpředu, situaci nezlepšuje.

Tyto typy buněk se však ne nadarmo nazývají „tenký film“. Plechy jsou tak jemné, že požadované množství kovů by nemělo být ve srovnání s křemíkem příliš vysoké.

Pokud má mít CIGS cenu používat, potřebuje efektivitu alespoň blízkou konkurenčním technologiím. Po celá desetiletí se solární inženýři více starali o snížení výrobních nákladů než o zlepšení účinnosti, ale solární články jsou nyní tak levné, že v posledních letech bylo prioritou zvýšení účinnosti.

Standardní účinnost komerčních panelů se za deset let více než zdvojnásobila, což umožňuje generovat mnohem více energie ze střech s omezeným prostorem a také zmírňuje obavy, že užitková solární energie bude soutěžit se zemědělstvím o půdu.

Vědci z Uppsalské univerzity drželi rekord v účinnosti CIGS v 90. letech minulého století, ale tento výkon byl po desetiletí překonán. Nedávno však vyrobili článek, o kterém jejich vlastní testy naznačovaly, že se blíží 24procentní účinnosti. Nezávislé testování Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems nyní přineslo hodnotu 23,54 procenta.

“Měření, která jsme sami provedli pro tento solární článek a další solární články vyrobené v poslední době, jsou v mezích chyb pro nezávislé měření,” uvedla profesorka Marika Edoff z Uppsalské univerzity v prohlášení.

To znovu získává korunu CIGS a překonává předchozí rekord stanovený japonským Solar Frontier o 0,29 procenta, i když stále zaostává za 27,6 procenty křemíku a 26,1 procenta perovskitu.

CIGS však nemusí porážet účinnost křemíku na věc. Různé buněčné technologie fungují nejlépe při zachycování různých částí spektra slunečního záření, které dopadá na Zemi. Tandemové buňky jsou zakončeny vrstvou, která je dobrá pro zachycení modrého až ultrafialového záření a relativně transparentní pro delší vlnové délky, přičemž další vrstva je vhodnější pro zachycení červeného světla níže. Ty mohou být efektivnější než jakákoliv jednovrstvá buňka – s rekordem v současnosti 33,9 procenta.

„Naše studie ukazuje, že tenkovrstvá technologie CIGS je konkurenceschopnou alternativou jako samostatný solární článek. Technologie má také vlastnosti, které mohou fungovat v jiných kontextech, jako je spodní článek tandemového solárního článku,“ řekl Edoff. Vysoká spolehlivost CIGS mu také dává výhodu oproti některým dalším kandidátům.

Tandemové články jsou nevyhnutelně dražší na jednotku plochy a v současnosti i na jednotku energie. V důsledku toho se používají pouze v případech, kdy je účinnost mnohem důležitější než náklady, jako je napájení satelitů. Pokud však budou zlepšování pokračovat napříč různými technologiemi, tandemové nebo dokonce trojité nebo čtyřnásobné články by se mohly mnohem více rozšířit.

Studie je publikována v Nature Energy.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *