Možná nastal čas rozloučit se s perovskitovými solárními panely, protože začínáme uvažovat o budoucnosti nového materiálu, který šokuje svět.
Zdá se, že kesteritové články šokují svět, protože vědci z Univerzity Nového Jižního Walesu (UNSW) překonali rekord, když prokázali potenciál účinnosti kesteritových solárních článků. Zapojení kesteritu do hry o solární energii by mohlo pro solární budoucnost znamenat zlepšení toho, čeho dosáhly perovskity.
Prolomení nepředstavitelných bariér s perovskity
Doposud nebyly kesteritové (CZTS) solární články ve fotovoltaických komunitách plně zohledňovány, protože bylo známo, že poskytují nízkou účinnost přeměny energie. Přitažlivost pro kesterity existovala vždy, protože jsou vyrobeny z materiálů, které jsou bohaté na zeminy a nejsou toxické, jako je měď, zinek, cín a síra. I když zájem o kesterit vždy existoval, jeho výkonnost stagnovala, a proto byl příliš často přehlížen.
Teprve nedávno, v lednu 2025, se podařilo profesoru Xiaojing Haovi ze společnosti Scientia při UNSW Sydney získat rekordní účinnost 13,2 %, což dokazuje, že tento materiál je nejen užitečný, ale dokáže i možnosti, které se dříve považovaly za nemožné. Dosažení 13,2% účinnosti je významným milníkem, protože ukázalo, co mnozí považovali za tvrdé limity pro kesterit. Při správném inženýrském řešení možnosti kesteritu neznají hranic.
Související článek
Jak kesterit dosáhl teoretické hranice účinnosti
Tento výkon byl možný díky tomu, jak vodík dramaticky snižuje defekty ve struktuře CZTS, které zabíjejí výkon. Důvodem, proč byli vědci z týmu UNSW tak úspěšní, bylo to, že uvažovali o procesu, při kterém byly solární články ztuženy v atmosféře obsahující vodík.
Díky zohlednění této atmosféry naplněné vodíkem se výzkumnému týmu podařilo eliminovat různé vnitřní defekty, které bránily výkonu CZTS. Jakmile byly tyto překážející faktory z rovnice odstraněny, materiál byl schopen správně přenášet náboje, což urychlilo přeměnu slunečního světla na elektřinu. Podle profesora Hao se přidání vodíku postará o odstranění defektů a může vést k vyšší účinnosti.
Proč by kesterit mohly nahradit perovskit
Přestože perovskity byly vždy účinné, spoléhání se na tyto materiály má svá úskalí. Špatná stabilita a toxicita perovskitů při využití v reálných podmínkách jsou faktory, které jistě stojí za zvážení. V průběhu času mají perovskity tendenci degradovat vlivem tepla a dokonce i vlhkosti, což činí tento materiál mnohem méně odolným.
Kesterit je materiál, který je stabilní, netoxický a vytvořený z běžně dostupných materiálů. Použití kesteritu je navíc levným řešením, zejména pokud jde o rozšiřování programu udržitelnosti. Profesor Hao naznačuje, že v tomto bodě křemíkové moduly dosáhly svého teoretického limitu a k jeho dalšímu posunutí lze využít jiné materiály. Kesterit teoreticky vyhovuje.
Rozloučíme se nadobro s perovskitem?
Perovskity budou mít jistě stále své místo a vždy budou vnímány jako nemožný materiál porušující fyzikální zákony. Proto se o perovskitech bude jistě ještě dlouhá léta uvažovat ve výklenkových aplikacích a při experimentech. Nicméně díky svým pozitivním vlastnostem a atraktivním výrobním nákladům je kesterit mnohem lepší sázkou. Pokud jde o kesterit, je tým UNSW poměrně optimistický a poznamenává, že s 20% účinností, která není daleko od dosažení, nelze tomuto materiálu upřít slibnou perspektivu jako reálnému řešení.
Úloha kesteritu v solární energetice
Ani perovskit, ani křemík, ale nemožný materiál zajišťuje výkon solárních panelů způsobem, který je považován za ideální řešení pro budoucnost solární energie. Vzhledem k poptávce po škálovatelném zdroji čisté energie, která je vyžadována, snad nelze popřít roli kesteritu v budoucnosti solární energie.