Perowskity. Energia przyszłości dostępna już dziś

Pierwsza na świecie fabryka drukowanych, elastycznych ogniw fotowoltaicznych z perowskitu otwarta została we Wrocławiu. 20 maja 2021 r. wynalazczyni unikalnej metody wytwarzania ogniw perowskitowych, uroczyście przecięła wstęgę, pieczętując tym samym, wyjątkowe wydarzenie.  

Olga Malinkiewicz, to fizyczka, która jako pierwsza Polka, w 2015 r. otrzymała tytuł „Innovator of the Year” w konkursie „Innovators Under 35” organizowanym przez „MIT Technology Review”. Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne uznało ją za jedną z najbardziej wpływowych kobiet w obszarze nowoczesnej technologii. Współzałożycielka i Chief Technology Officer firmy Saule Technologies, wchodzącej w skład grupy kapitałowej Columbus Energy. Otwarcie pierwszej na świecie fabryki Perowiskitów to milowy krok w przyszłość, który Saule Technologies zrealizowało m.in. dzięki współpracy z naszą firmą. Columbus będzie odpowiedzialny za dystrybucję produktów i licencji na całym świecie.

Materiał czekający na odkrycie

Czym właściwie jest perowskit? To nic innego, jak minerał, posiadający krystaliczną strukturę. Dobrze absorbuje promienie słoneczne i przewodzi prąd. Minerały te są znane nauce od lat 30. XIX wieku, kiedy to odkrył je w górach Ural rosyjski naukowiec Lew Perowski. Dziś pozyskiwane są także na drodze syntezy. Perowskit długo czekał na swój czas. Dopiero w 2009 roku, japoński badacz Tsutomu Miyasaka odkrył, że perowskity mogłyby być wykorzystywane do tworzenia fotowoltaicznych ogniw słonecznych. Niedługo po tym, bo w 2014 roku, to właśnie Oldze Malinkiewicz udało się dokonać wspomnianego wyżej przełomu na tym polu. Był to kamień milowy w rozwoju fotowoltaiki, ponieważ unikalne cechy ogniw perowskitowych otwierały zupełnie nowe możliwości zastosowań w energetyce. Tradycyjne ogniwa krzemowe są nie tylko sztywne i ciężkie, ale także delikatne i kruche. Łatwo można je uszkodzić. Co istotne, ogniwa perowskitowe – w porównaniu do krzemowych – to 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.

Ogniwa perowskitowe są też bardzo lekkie, cienkie, elastyczne, dlatego można je nanosić nawet na tak łatwopalne podłoża jak folia PET, papier i tekstylia. Są proekologiczne, idealnie odpowiadając na kluczowe potrzeby naszych czasów.

Unikalne właściwości perowskitu

Liczba możliwych zastosowań ogniw perowskitowych jest właściwie nieograniczona. Nie można ich nazwać ulepszonymi ogniwami krzemowymi.  To ogniwa nowej generacji, które rozpoczynają nową erę fotowoltaiki 2.0., czyli przełom w energetyce. Posiadają unikalne cechy użytkowe, które mogą znaleźć zastosowanie tam, gdzie sztywne, ciężkie i kruche ogniwa krzemowe, wytwarzane w bardzo wysokich temperaturach, nie miałyby szansy się sprawdzić. Ogniwa perowskitowe drukowane są na folii PET dzięki temu są cienkie, lekkie, elastyczne i wydajne, nawet w miejscach, które nie mają idealnego oświetlenia i we wnętrzach budynków jedynie ze sztucznym oświetleniem. Na dodatek, można je także produkować w różnych kolorach! 

Energia ze słońca na budynkach

Pierwszym obszarem zastosowania, które nasuwa się na myśl o ogniwach perowskitowych, jest fotowoltaika nabudynkowa. Możemy wyróżnić dwa rodzaje tego typu fotowoltaiki: 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. 

Właściwości ogniw perowskitowych pozwalają na dyskretne wizualnie umiejscowienie ich na fasadzie budynku, dzięki czemu nie powodują architektonicznych zaburzeń. Ogniwa perowskitowe mogą być – przykładowo – połączone z dachówkami, nawet falistymi, gdyż umożliwia to elastyczność folii. Sprawdzą się również na fasadach w gorzej oświetlonych miejscach, gdzie tradycyjne, ogniwa krzemowe, nie spełniłyby swojej funkcji. Inną cechą wyróżniającą ogniwa perowskitowe jest ich waga. Są na tyle lekkie, że można je umieszczać nawet na budynkach o lekkiej konstrukcji. 

W służbie elektroniki

Ogniwa perowskitowe można produkować na każdej drukarce, co sprawia, że proces ten nie wymaga stosowania bardzo wysokich temperatur. Ta lekkość pozwala na na stosowanie ogniw w nietypowych miejscach. Można nimi pokryć m.in. takie powierzchnie, jak namioty, żagle, plandeki TIRów czy karoserie samochodów osobowych. Idealnie sprawdzą się też do zasilania nimi dronów, które coraz częściej pełnią funkcje dostawcze. Nie tylko na co dzień, ale także w sytuacjach krytycznych, gdy trzeba dostarczyć towar pierwszej potrzeby do trudno dostępnego miejsca. Ogromny potencjał ogniw perowskitowych tkwi także w obszarze elektromobilności. Ogniwa perowskitowe mogą zasilić nowoczesne wiaty do ładowania samochodów, rowerów, hulajnóg czy skuterów elektrycznych.

Zabierz je ze sobą

To, że ogniwami można będzie ładować urządzenia mobilne, które już na stałe wpisały się w nasz codzienny ekwipunek. Tablety, smartfony czy laptopy będą mogły pracować dłużej, czerpiąc energię nie tylko z akumulatora, ale i z ogniw perowskitowych zintegrowanych z obudową. Ale to nie wszystko. Skoro są tak lekkie, to dlaczego nie wykorzystać ich do produkcji odzieży i sprzętu outdorowego, takiego jak kurtki czy plecaki i torby. 

Wszystkie połączenia

Ogniwa perowskitowe znakomicie sprawdzą się jako źródło energii dla urządzeń typu Internet of Things (IoT). Saule Technologies zaprojektowało elektryczne etykiety cenowe z e-papieru. To alternatywa dla tradycyjnych etykiet. 

Ogniwa perowskitowe z łatwością zasilą urządzenia, które nie wymagają dużo energii. Mogą to być różnego rodzaju czujniki, ładowarki, światła awaryjne. Zastosowania można wymieniać w nieskończoność. W przypadku tych ogniw ograniczeniem jest tylko ludzka wyobraźnia. 

W zgodzie z naturą

Perowskity to materiał elastyczny, pozwalający na niezwykle kreatywne zastosowania. Przykładem takiego nietypowego, ale bardzo pożytecznego zastosowania jest obroża GPS dla żubrów. Wykorzystane w niej ogniwa, wyeliminowały konieczność używania baterii. To efekt współpracy firmy Saule Technologies z WWF. Obroże monitują życie żubrów w ich naturalnym środowisku.