Tanie ogniwa fotowoltaiczne trzeciej generacji
Mimo ogromnych postępów w technologii ogniw słonecznych, upowszechnienie na dużą skalę nieorganicznych półprzewodnikowych ogniw słonecznych jest ograniczone. Główny problem stanowi brak efektywności kosztowej wynikający z wysokiego zużycia energii do produkcji i przetwarzania (wysoki poziom szarej energii). Obiecującym rozwiązaniem jest elektronika z tworzyw sztucznych i przetwarzalne z roztworu półprzewodniki nieorganiczne. Ogniwa słoneczne wykonane z wykorzystaniem tych niedrogich materiałów już teraz wykazują konkurencyjną sprawność i lepszą wydajność niż krzem amorficzny i miedź/ind/selen. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Sensitizer activated nanostructured solar cells" (SANS) opracowano nową generację nanostrukturalnych ogniw słonecznych. Technologie fotowoltaiczne trzeciej generacji charakteryzują się wysoką skalowalnością oraz tanim wytwarzaniem materiałów i paneli. Można je stosować na rynkach tradycyjnych (farmy solarne i panele dachowe) lub innych dziedzinach, takich jak systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkami. Uczestnicy projektu SANS uzyskali rekordową sprawność taniego stałego DSSC (ssDSSC) w warunkach laboratoryjnych oraz zbudowali moduł o żywotności wynoszącej 20 lat w przypadku stosowania na zewnątrz pomieszczeń. Trzy krytyczne podsystemy stanowią klucz do rozwoju ogniw słonecznych: antena absorbująca światło, mezostrukturalny tlenek przenoszący elektrony i transporter elektrolitów/dziur. W tych obszarach zespół odniósł ogromny sukces, tworząc barwniki molekularne o lepszych właściwościach absorpcyjnych i nieorganiczne kropki kwantowe, nowatorskie mezoporowate elektrody i udoskonalone elektrolity oraz transportery dziur. Partnerzy projektu zbudowali wysoce stabilne elektrolity bezrozpuszczalnikowe do DSSC, zbliżając się do docelowych 20 000 godzin ciągłego wystawienia na działanie symulowanego światła słonecznego. Opracowano też nową gamę wysoko sprawnych barwników zawierających wiele chromoforów, przy czym niebieskie ogniwo słoneczne dobrze nadaje się do systemów zintegrowanych z budynkami. Uzyskano nowe zaawansowane mezoporowate monokryształy oparte na dwutlenku tytanu. Materiały te umożliwiają wyeliminowanie etapu spiekania w produkcji ssDSSC, znacznie poszerzając wybór podłoży i obniżając koszty. Monokryształy te powinny poprawić właściwości DSSC i umożliwić ich stosowanie w urządzeniach do magazynowania energii. W warunkach laboratoryjnych uzyskano sprawność rzędu 14% przy pomocy perowskitowych materiałów absorpcyjnych. Wydajność perowskitowych ssDSSC ma przewyższać sprawność wszystkich dotychczas skonstruowanych ogniw słonecznych pierwszej i drugiej generacji. W trakcie realizacji projektu przygotowano ponad 80 publikacji naukowych, złożono szereg wniosków patentowych oraz zorganizowano warsztaty i konferencje.
