Vědci z EPFL a CSEM překonali rekord: Solární články s 30% účinností míří do běžné výroby

Vědci z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a Centra pro elektroniku a mikrotechnologie (CSEM) ve Švýcarsku dosáhli nového světového rekordu v účinnosti solárních článků.

Vědci z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a Centra pro elektroniku a mikrotechnologie (CSEM) ve Švýcarsku dosáhli nového světového rekordu v účinnosti solárních článků. Jejich trojitý perovskitovo-křemíkový článek má certifikovanou účinnost 30,02 %, čímž překonal předchozí rekord 27,1 %. Tento průlom otevírá cestu k vysoce výkonným a zároveň škálovatelným řešením pro solární energetiku.

Na rozdíl od mnoha rekordních solárních článků, které se spoléhají na drahé materiály nebo fungují pouze v laboratorních podmínkách, tento nový design kombinuje křemíkový spodní článek se dvěma tenkovrstvými perovskitovými vrstvami. Cílem je dosáhnout vyšší účinnosti bez komplikací ve výrobě. Kerem Artuk, první autor studie, zdůraznil, že tento přístup umožňuje dosáhnout úrovně výkonu, která byla dříve vyhrazena pro mnohem dražší vícevrstvé solární články III–V používané ve vesmíru, jejichž cena je až tisíckrát vyšší na watt. Vyšší účinnost znamená méně panelů pro stejný výkon a lepší návratnost investic pro střešní i velkoplošné solární projekty.

Tým EPFL se zaměřil na řešení dvou klíčových problémů trojitého designu: nízkého napětí v horním článku a slabého proudu ve střední vrstvě. Zavedli molekulu, která zlepšuje tvorbu perovskitových krystalů, čímž snižuje defekty a zvyšuje napětí v horním článku na 1,4 voltu pod slunečním světlem. Střední vrstva využívá novou třístupňovou výrobní metodu, která zlepšuje absorpci v blízké infračervené oblasti spektra, kde se nachází velká část sluneční energie. Mezi vrstvy byly navíc přidány nanočástice, které odrážejí světlo zpět do středního článku a zvyšují proud.

Christophe Ballif připomněl rychlost pokroku: „Naše první demonstrace v roce 2018 měla účinnost pouze 13 %, takže dosažení více než 30 % účinnosti v trojitém článku je pozoruhodný úspěch.“ Dodal, že trojité solární články mají potenciál dosáhnout účinnosti výrazně přesahující 40 %. Klíčovou výhodou je použití cenově dostupnějších a lépe škálovatelných materiálů – křemíku a perovskitů – namísto drahých polovodičů III-V. Tým nyní plánuje zaměřit se na odolnost a velkovýrobu. Pokud se tyto snahy podaří, mohl by se tento rekord promítnout do praktického nasazení solárních technologií dříve, než se očekávalo.