Ogniwa perowskitowe – nowa era w energetyce

Marzenie o cienkich jak włos, lekkich, elastycznych, trwałych i wydajnych ogniwach słonecznych wreszcie się spełniło. Wynalezione przez polską fizyczkę – Olgę Malinkiewicz ogniwa perowskitowe mogą zrewolucjonizować światowy rynek energii słonecznej. Firma Saule Technologies, której współwłaścicielką jest Olga Malinkiewicz, uruchomiła pierwszą na świecie linię produkcyjną drukowanych, ultracienkich i elastycznych ogniw słonecznych na bazie perowskitu, przechodząc tym samym do fazy komercjalizacji tej przyszłościowej technologii.

Perowskit to minerał o krystalicznej strukturze. Dobrze absorbuje promienie słoneczne i przewodzi prąd. Ogniwa słoneczne na bazie perowskitów uważane są za kolejny milowy krok w rozwoju fotowoltaiki. Ich przewaga nad ogniwami krzemowymi, wynikająca z unikalnych cech użytkowych, jest tak duża, że możemy mówić wręcz o początku nowej ery w energetyce – o erze fotowoltaiki 2.0.

Ogniwa perowskitowe, drukowane na folii PET, są cienkie, lekkie, elastyczne i wydajne, nawet w miejscach nieoptymalnie oświetlonych i we wnętrzach budynków jedynie ze sztucznym oświetleniem. Można je także produkować w różnych kolorach. To oznacza, że liczba możliwych zastosowań ogniw perowskitowych jest praktycznie nieograniczona. Ze względu na swoje unikalne cechy użytkowe, znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie sztywne, ciężkie i kruche ogniwa krzemowe, wytwarzane w bardzo wysokich temperaturach, nie miałyby szansy się sprawdzić.

BIPV i BAPV

Jednym z najbardziej oczywistych obszarów zastosowań ogniw perowskitowych jest fotowoltaika nabudynkowa: BIPV (building integrated photovoltaics), czyli ogniwa zintegrowane z fasadą na nowo budowanych budynkach, oraz BAPV (building attached photovoltaics), czyli instalacje fotowoltaiczne montowane na fasadach już istniejących budynków.

Ogniwa perowskitowe mogą być na przykład zintegrowane z dachówkami, także falistymi, bo umożliwia to elastyczność folii, czy na fasadach – i to nawet w miejscach oświetlanych pod kątem na tyle dużym, że w takiej lokalizacji nie sprawdziłyby się tradycyjne ogniwa krzemowe, skuteczne jedynie przy optymalnym oświetleniu. Mała waga ogniw perowskitowych pozwala na instalowanie ich na dachach i fasadach budynków o lekkiej konstrukcji, zbyt słabych, by unieść ciężkie ogniwa krzemowe. Niezwykle ważnym walorem ogniw perowskitowych jest to, że są wizualnie dyskretne, dzięki czemu można je bezinwazyjnie wykorzystywać w architekturze, bez obawy, że oszpecą budynek. Saule Technologies już od 2018 r. testuje z powodzeniem, przy współpracy z firmą Skanska, ogniwo, które można zintegrować ze szklaną fasadą budynku.

Z kolei częściowa transparentność ogniw perowskitowych oznacza, że można pokrywać nimi nawet okna, na przykład w biurowcach, gdzie przeszklone powierzchnie zajmują większość elewacji.

Z myślą o montażu na gotowych budynkach, Saule Technologies już od ubiegłego roku rozwija produkt BAPV: lamele – łamacze światła – automatyczne żaluzje do wykorzystania na fasadach budynków biurowych lub usługowych. Pełnią funkcję przeciwsłoneczną, termoizolacyjną i generują energię elektryczną.

Internet rzeczy

Ogniwa perowskitowe są też idealnym źródłem energii dla urządzeń IoT (Internet of Things). Saule Technologies już wkroczyło na ten obszar, prezentując elektroniczne etykiety cenowe, wyposażone w e-papier – alternatywę do papierowych etykiet cenowych. Możliwość wydajnej pracy nawet w sztucznym świetle otwiera niezliczone możliwości zastosowań w zasilaniu małych, niewymagających dużych ilości energii urządzeń IoT - od świateł awaryjnych, pokazujących drogę ewakuacji w razie awarii zasilania w obiekcie, przez rozmaite czujniki, po wspomniane elektroniczne etykiety z ceną czy ładowarki. Ogniwa perowskitowe mogą też zasilać autonomiczne urządzenia, w których np. wymiana tradycyjnych akumulatorów byłaby bardzo kłopotliwa.

Drony, e-mobility i odzież

Lekkość i wydajność ogniw perowskitowych pozwala myśleć o zasilaniu nimi dronów, które już wkrótce będą przecież powszechnie pełnić funkcję dostawczą – nie tylko w sytuacjach, gdy trzeba szybko dostarczyć towar w miejsce trudno dostępne (np. lekarstwa do zasypanej śniegiem osady w górach), ale i na co dzień. Elastyczność i lekka waga, a także fakt, że ogniwa perowskitowe można produkować metodą druku, bez wymogu stosowania bardzo wysokich temperatur, pozwolą na pokrywanie nimi na przykład żagli, namiotów, plandek TIR-ów, karoserii samochodów osobowych. Obszar e-mobility (elektromobilność) ma ogromny potencjał. Ogniwa perowskitowe zasilą nowoczesne wiaty do ładowania samochodów, rowerów, hulajnóg czy skuterów elektrycznych.

Można łatwo przewidzieć, że wraz z rozpowszechnianiem się elastycznych ogniw perowskitowych zainteresują się nimi również producenci odzieży i sprzętu sportowo-rekreacyjnego, oferując na przykład zimowe kurtki, które ładują zainstalowane w nich podgrzewacze czy też plecaki i torby, w których będzie można podładować laptop lub telefon. Także przenośne urządzenia elektroniczne, takie jak tablety, smartfony czy laptopy będą mogły pracować dłużej, czerpiąc energię nie tylko z akumulatora, ale i z ogniw perowskitowych zintegrowanych z obudową.

Dużo niższy dług energetyczny

Warto również podkreślić, że ogniwa perowskitowe – w porównaniu do krzemowych – to istotnie niższy dług energetyczny, zarówno jeśli chodzi o produkcję (ogniwa krzemowe wymagają temperatury aż kilkuset stopni Celsjusza), jak i transport - ogniwa perowskitowe są lekkie i zajmują mniejszą przestrzeń. Zastosowanie na szeroką skalę ogniw perowskitowych doprowadzi także m.in. do istotnego zmniejszenia liczby produkowanych obecnie akumulatorów i baterii, bardzo szkodliwych dla środowiska w fazie produkcji i utylizacji.

Fabryka perowskitów

Fabryka Saule Technologies zajmuje powierzchnię ok. 5 tys. m². Obecnie znajduje się tu pierwsza linia produkcyjna, która jest przeniesieniem całości procesów laboratoryjnych z ich jednoczesnym zautomatyzowaniem. Są tu wytwarzane fotowoltaiczne moduły perowskitowe do zastosowań w urządzeniach IoT. Równolegle trwają już prace nad projektem wysoko wydajnej linii przemysłowej, o wydajności do 100 MW. Saule Technologies to polska firma, stworzona w 2014 r. przez fizyczkę Olgę Malinkiewicz oraz biznesmenów Piotra Krycha i Artura Kupczunasa. Obecnie firma zatrudnia zespół kilkudziesięciu naukowców i inżynierów, pracowników administracyjnych z blisko 20 krajów. Od 2020 r. jednym z głównych akcjonariuszy Saule Technologies S.A. jest firma Columbus Energy S.A. - wiodący dostawca usług na rynku nowoczesnej energetyki.