Rekordowa sprawność bez metali i toksyn. Przed tymi ogniwami jest jednak jeszcze długa droga
Japońscy naukowcy osiągnęli przełom w technologii fotowoltaicznej, opracowując w pełni organiczne ogniwo słoneczne o rekordowej sprawności konwersji energii (PCE) wynoszącej 8,7%. To ponad dwukrotnie więcej niż wcześniejszy próg wynoszący około 4% dla tego typu technologii. Ten postęp nie tylko poprawia wydajność organicznych ogniw słonecznych, ale też umacnia ich pozycję jako ekologicznej alternatywy dla paneli opartych na krzemie.
Czytaj też: Wielki koncern samochodowy dodał magnes do akumulatorów, a specjaliści oniemieli
Kluczową innowacją było zastosowanie PEDOT:PSS, a więc przewodzącego polimeru w roli elektrody. Materiał ten oferuje wysoką przewodność i przezroczystość, a przy tym nie wymaga obróbki w wysokich temperaturach ani użycia toksycznych substancji. Czyni go to idealnym do elastycznych podłoży i zmniejsza wpływ produkcji na środowisko, ale to nie jedyny element układanki. Naukowcy zastosowali też proces laminacji z użyciem elektrod z nanorurek węglowych, co pozwoliło im na układanie delikatnych warstw organicznych bez ich uszkodzenia. Technika ta eliminuje konieczność stosowania próżniowych metod osadzania, upraszczając proces produkcji i zwiększając skalowalność ogniw organicznych.
Chociaż klasyczne ogniwa krzemowe osiągają dziś sprawności sięgające 27% (na rynku komercyjnym dominują te z ~22-procentową sprawnością), to nie są pozbawione istotnych wad. Są bowiem ciężkie, sztywne, drogie w produkcji i obciążające środowisko. Nowe ogniwa organiczne oferują z kolei szereg zalet, a w tym elastyczność i lekkość, niższe koszty produkcji, a na dodatek nie szkodzą zbytnio środowisku. Bierze się to z racji braku konieczności wykorzystywania toksycznych i trudnych w utylizacji materiałów, wysokich temperatur czy próżniowych komór. Wisienką na torcie jest to, że można je zintegrować z powierzchniami zakrzywionymi, ubraniami czy elektroniką przenośną.
Czytaj też: Tańcząc z burzami. Japonia ujarzmiła potęgę niszczycielskich sił natury
Pomimo tak imponującego wzrostu sprawności, ogniwa organiczne nadal ustępują technologiom krzemowym i perowskitowym. Trwają jednak intensywne prace nad zwiększeniem przewodności materiałów organicznych oraz poprawą stabilności tych urządzeń. Trudno się temu dziwić, bo perspektywy zastosowania lekkich, elastycznych ogniw są ogromne – od elektroniki ubieralnej po zintegrowanie z materiałami budowlanymi. Wraz z dojrzewaniem technologii, może ona poszerzyć zasięg energii słonecznej w miejscach, gdzie tradycyjne panele są niepraktyczne.
Czytaj też: Nowa nadzieja dla lepszego świata. Ruszyły testy silników na odnawialne biopaliwo
Osiągnięcie sprawności na poziomie 8,7% w pełni organicznym ogniwie słonecznym to istotny krok w kierunku bardziej zrównoważonej i wszechstronnej fotowoltaiki. Chociaż przed ekspertami są jeszcze ogromne wyzwania, to korzyści środowiskowe i elastyczność zastosowań czynią z ogniw organicznych obiecującą drogę rozwoju odnawialnych źródeł energii. Dlatego też badania wokół nich będą trwać w najlepsze, bo to po prostu się opłaca.