Sursa foto: Kilowat
Ascuns la periferia orașului Oxford, centrul solar de cercetare și dezvoltare arată ca orice altă unitate industrială monotonă. Dar pentru pasionații de energie verde, laboratorul Oxford PV este la fel de interesant ca fabrica de ciocolată a lui Charlie. Zeci de celule solare sunt distribuite oamenilor de știință la începutul zilei, care se apucă de experimente: le modifică compoziția, le supun la teste de stres în camere climatice și se apropie de microscoape pentru a separa celulele bune de cele rele. Ingredientul lor secret? Perovskitul, o structură cristalină care crește eficiența panourilor solare atunci când este suprapusă peste celulele tradiționale din siliciu, scrie Euronews.
Oxford PV, care a apărut în urma unui proiect de cercetare al Universității Oxford și care are o fabrică în apropiere de Berlin, este lider în ceea ce privește producția de celule solare tandem perovskită-supra-siliciu. Aceasta se află în bună companie în Oxford Pioneer Park, unde experții lucrează din greu și la motoare electrice și fuziune nucleară. Oxford PV culege acum roadele faptului că a luat-o înainte în domeniul perovskitului, având drepturi largi de proprietate intelectuală și o înțelegere cu o companie de utilități din SUA.
Perovskitul pe siliciu: următoarea mare descoperire solară?
Nimeni nu are nevoie să fie convins că viitorul ne rezervă o cantitate mare de energie solară. Pe lângă faptul că sunt mai bune pentru climă și pentru securitatea energetică, energia solară și eoliană sunt în prezent cele mai ieftine modalități de suplimentare a producției de energie electrică în aproape toate țările.
Însă celulele solare tradiționale din siliciu se lovesc de limita lor de eficiență, de aproximativ 26% din lumina soarelui convertită în energie electrică.
„Ne aflăm în mijlocul ultimului val al energiei solare, fie în Europa din cauza concurenței chineze, fie în SUA din cauza eșecului unora dintre noile companii fotovoltaice cu peliculă subțire”, declară David Ward, CEO al Oxford PV, pentru Euronews Green.
În ultimul deceniu, siliciul a avut puține inițiative care să pună în discuție poziția tradițională a acestei tehnologii – care este adesea timpul minim necesar pentru ca o nouă inovație în domeniul tehnologiilor dure să se impună.
Fondată în 2010, Oxford PV abia acum vede cum lumea comercială se trezește la potențialul perovskitului pe siliciu, pentru care a obținut o eficiență record pentru o celulă de 29,5% în 2020.
De atunci, a avut loc ceea ce Ward descrie ca o „înflorire” a companiilor din domeniul tandemului perovskit-siliciu, care joacă în mare parte pentru a recupera decalajul.
„Punctul de cotitură este foarte rapid și a fost valabil în întreaga industrie fotovoltaică în toate generațiile de siliciu”, adaugă Ward.
Ce este mai exact perovskitul și cum funcționează?
Perovskitul se referă la un mineral organic descoperit în Rusia în anii 1800, care a fost numit după mineralogul Lev Perovski. De asemenea, descrie structura cristalină a acestui tip de mineral, care poate conține diferiți atomi.
Perovskitul de la Oxford PV este fabricat de mașini (ceea ce îl face ieftin) și este un material semiconductor foarte potrivit pentru captarea luminii solare, explică Ed Crossland, director adjunct pentru tehnologie.
Într-un panou solar obișnuit, lingourile de siliciu sunt tăiate în plachete foarte subțiri și întinse pentru a acoperi o suprafață cât mai mare. Apoi sunt adăugate contacte metalice care activează materialul de siliciu. În total, aproximativ 60 de celule sunt puse împreună pentru a forma panoul.
Pentru celulele tandem, perovskitul este acoperit cu un strat și mai subțire (aproximativ 1 micron față de 150 de microni pentru o placă de siliciu), ceea ce creează efectiv două celule într-una singură. Perovskitul este invizibil cu ochiul liber, dar absoarbe un spectru de energie solară mai mare decât poate absorbi siliciul.
Producând mai multă energie per panou, „perovskitul pe siliciu este următoarea idee tehnologică care duce energia solară dincolo de ceea ce poate face doar siliciul”, spune Crossland. În timp ce siliciul are o limită teoretică de eficiență de 29%, celula tandem ar putea ajunge la 43%.
Costul suplimentar al adăugării stratului de perovskit este mai mult decât compensat de valoarea acestei energii suplimentare, explică Ward, ceea ce face ca acest lucru să fie „evident” pentru partenerii comerciali.
Pentru ce pot fi utilizate panourile perovskit pe siliciu?
O gamă largă de clienți și-au declarat interesul pentru panourile solare cu perovskit pe siliciu – de la proprietari de locuințe până la mari companii de utilități.
În septembrie 2024, Oxford PV și-a livrat panourile către o companie de utilități din SUA a cărei identitate nu a fost dezvăluită, în cadrul primei implementări comerciale din lume a tehnologiei solare tandem cu perovskit.
Panourile sunt instalate în colțul unui nou câmp solar și sunt monitorizate astfel încât întreprinderea americană să poată compara beneficiile acesteia.
Pe lângă producția „de bază” pentru acoperișuri și câmpuri solare, fabrica Oxford PV din Brandenburg poate produce celule pentru aplicații mai specializate, cum ar fi aviația.
Panourile solare permit UAV-urilor (Unmanned Aerial Vehicles) care sunt utilizate pentru 5G, supraveghere militară și cartografiere prin satelit să funcționeze ca „o aripă mare zburătoare”, explică Ward.
Având în vedere că aripile sunt limitate de greutate și dimensiuni, puterea pe care o pot furniza aceste noi celule solare este „absolut strategică”.
Panourile Perovskite pe siliciu ar putea permite UAV-urilor să plutească mai mult timp sau să zboare la o latitudine mai nordică, unde soarele este mai slab.
Oamenii de știință din laboratorul din Oxfordshire testează în permanență idei și materiale noi, înainte de a trimite prototipuri la Brandenburg pentru a dovedi că acestea pot fi extinse. Cu toate acestea, doar o mică parte dintre ele ajung atât de departe: „Într-o instalație comercială nu poți schimba rețetele zilnic”, adaugă Ward.
Cu toate acestea, fabrica germană nu este încă o instalație de gigawați, iar Oxford PV dorește să colaboreze cu alte firme pentru a realiza întregul potențial al perovskitului pentru lumea noastră care se electrifică rapid.