Inginerii chinezi au atins un randament record pentru panourile fotovoltaice, depăşind maximul teoretic, folosind o combinaţie de siliciu şi pervoskit

Panourile fotovoltaice sunt într-o dezvoltare galopantă în ultimii câţiva ani, cu suprafeţe imense de parcuri inaugurate şi cu ţări în care fenomenul instalării lor pe acoperişurile caselor a devenit unul extraordinar de răspândit. Dar pe lângă extinderea suprafeţelor, tot mai multe echipe de ingineri din întreaga lume caută soluţii de a mări randamentul de producţie de electricitate a acestora. Ei bine, acum o echipă de ingineri din China a atins un record mondial în randamentul de productivitate a panourilor, iar succesul lor a fost verificat şi certificat de Laboratorul Naţional de Energie Regenerabilă din SUA, pentru a nu rămâne vreo urmă de îndoială.

În cazul panourilor, randamentul de productivitate reprezintă procentul de lumină solară care poate fi convertită în electricitate, faţă de totalul luminii solare care ajunge pe suprafaţa lor. Deci nu vorbim de acel randament de timp a unui panou solar, în care măsurăm care a fost puterea sa medie efectivă pentru 24 ore, faţă de cea instalată, ci de caracteristica materialelor panoului de transformare a luminii în electricitate şi, în rezultat, la o anumită suprafaţă de panou creşte şi puterea instalată pe care acesta o poate genera. Acest randament n-ar putea fi niciodată de 100% prin însăşi natura luminii, pentru că asta ar însemna ca panoul să absoarbă toată lumina care ajunge pe el, convertind-o în electricitate. De fapt, fizicienii calculaseră că limita teoretică maximă de randament de productivitate pe care o poate atinge un panou fotovoltaic, aşa-numita limită Shockley-Quieser, ar fi de 33,7%.

Panourile aflate în producţie acum la scară largă au un randament cuprins între 15 şi 27% în marea majoritate a cazurilor. Inginerii de la compania chineză producătoare de panouri solare Longi, însă, anunţă că au atins acum un randament de 33,9%, depăşind şi limita teoretică estimată de 33,7%!

Aceşti ingineri au tot studiat în ultimii ani diverse materiale ce pot fi combinate cu siliciul pentru a spori randamentul. Cele mai promiţătoare rezultate le arătate combinaţia dintre siliciu şi perovskit, ultimul fiind un oxid de calciu şi titan. Panoul fotovoltaic rezultat este unul de tip tandem, care presupune existenţa a două straturi, care captează separat lumina solară de diferit spectru, iar astfel împreună dau un randament sporit.

La începutul acestui an, o altă echipă din Arabia Saudită a atins 33,2% eficienţă. Iar acum inginerii chinezi au setat un nou record mondial şi totodată au depăşit bariera teoretică maximă, demonstrând că tehnologia de folosire a perovskitului în tandem depăşeşte calculele teoretice convenţionale şi confirmă unele presupuneri din mediul ştiinţei că aceste tipuri de panouri ar putea ajunge până la un randament teoretic de 43%. Iar ca să înţelegem cât de rapid au evoluat aceste panouri cu perovskit, doar anul trecut, în noiembrie, aceeaşi echipă de ingineri atinsese doar 26,81% randament cu acelaşi tip de panouri, iar acum, la doar un an distanţă, aceştia le-au dezvoltat până la 33,9%.

Foto: Mineral de perovskit, în stare naturală

Cei de la Longi vor continua perfecţionarea tehnologiei, dar deja pregătesc procesele de fabricare în masă a panourilor bazate pe perovskit, ei urmând a fi primii din lume care să le pună în producţia de serie. E posibil ca până la acel moment de producţie în masă să mai treacă 1-2 ani, dar totodată e posibil ca între timp şi randamentul atins de ingineri să sporească şi mai mult.

Ce înseamnă asta în mod practic, în viaţa reală? Mult mai multă electricitate, produsă din aceeaşi suprafaţă de panouri, în primul rând. Spre exemplu, dacă acoperişul unei case putea să cuprindă până acum panouri cu un randament de 26%, care generau 10 kW, dacă acestea ar avea 33,9% randament, aceeaşi suprafaţă ar genera 13 kW. În cazul unui parc eolian de 300 MW, de exemplu, aceeaşi suprafaţă de panouri, în acelaşi loc, ar genera 391 MW, deci aproape 91 MW în plus de putere, pe acelaşi teren. Iar la nivelul unei ţări asta ar însemna creşterea mai rapidă a surselor de energie regenerabilă, cu aceleaşi suprafeţe alocate şi aceleaşi eforturi pentru munca de instalare a lor.

Marea schimbare în acest caz e că acum în China nu se mai aplică doar în producţie tehnologii fotovoltaice dezvoltate în Germania sau SUA, şi doar fabricate în China. Acolo există deja echipe de ingineri, care inovează pe o cale proprie şi iată, marchează acum şi recorduri mondiale de randament.