Przyszłość energetyki, rewolucja w fotowoltaice, Nobel dla Polki - o tworzonych w Polsce ogniwach wykorzystujących perowskity jest coraz głośniej. Ale czy nadzieje w nich pokładane są uzasadnione?
Ten artykuł czytasz w ramach bezpłatnego limitu

Kiedy transformacja energetyczna staje się koniecznością, odnawialne źródła energii coraz częściej trafiają pod nasze strzechy. W Polsce bezkonkurencyjna jest fotowoltaika, która w ostatnich latach zalicza największe wzrosty. I nie wygląda na to, by sytuacja miała się w najbliższym czasie zmienić. 

- W marcu tego roku przekroczyliśmy próg miliona instalacji fotowoltaicznych w Polsce. To już ogromny rynek, a w związku z sytuacją geopolityczną i koniecznością zmiany polityki energetycznej, będzie się on jeszcze zwiększał. Deklaracje dalszego rozwoju fotowoltaiki słychać też ze strony rządu - podkreśla prof. Konstanty Marszałek z Wydziału Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Czym zastąpić krzem?

Jednocześnie trwa wielki wyścig wśród producentów ogniw i naukowców. Każdy stara się zrobić więcej, lepiej, taniej, a prace nad rozwojem technologii produkcji modułów fotowoltaicznych trwają obecnie na całym świecie. Z jednej strony celem jest zwiększanie ich mocy i trwałości, z drugiej zaś zmniejszenie zużycia krzemu.

- W laboratoriach całego świata, zajmujących się generacją fotowoltaiczną, pracuje się nad wykorzystaniem do tego celu innych pierwiastków i związków chemicznych niż krzem - mówi prof. Ryszard Tytko, ekspert w zakresie odnawialnych źródeł energii (OZE), autor licznych publikacji i podręczników.

W grę wchodzą między innymi polimery i perowskity, czyli krystaliczne minerały zbudowane z tytanianu wapnia.

- Świetne wyniki pod kątem efektywności osiągają też ogniwa na bazie arsenku galu, ale ze względu na toksyczność arsenu pojawiają się wątpliwości zarówno w kwestii ich instalacji w pobliżu ludzi, jak i późniejszej utylizacji. Pomysł nie jest jednak całkowicie zarzucony, możliwości zastosowania tego rodzaju ogniw upatruje się np. w kosmosie czy na potrzeby wojskowe - mówi prof. Marszałek.

Zdecydowanie większą przyszłość świat widzi więc w polimerach i perowskitach. Każdy z tych materiałów ma jednak swoje wady i zalety. Jak podkreśla naukowiec, obydwa są tanie, a badania wykazują wysoką efektywność energetyczną w ogniwach z ich zastosowaniem. Ale choć prace nad modułami z wykorzystaniem polimerów i perowskitów trwają intensywnie od lat, ich efektów wciąż jednak nie było na rynku widać.

Perowskity to polska specjalność

Przełom ogłoszono kilka lat temu, w dodatku z udziałem polskiej badaczki. Dr Oldze Malinkiewicz, założycielce firmy Saule Technologies, udało się stworzyć prostą i efektywną metodę nanoszenia materiału perowskitowego na cienkie folie PET. W ten sposób miały powstać ogniwa ultracienkie, lekkie i elastyczne, które można by wytwarzać w dowolnych kształtach i pokryć nimi każdą, nawet nierówną powierzchnię. Nic więc dziwnego, że w mediach pojawiły się wizje pokrywania ogniwami perowskitowymi elewacji budynków, smartfonów. Nie brakowało głosów, że perowskity ostatecznie wyprą krzem w znanych nam panelach fotowoltaicznych. I to dzięki polskiej technologii.

Jak wyjaśnia prof. Tytko, perowskity, podobnie jak krzem, pochłaniają światło, w dodatku lepiej, bo na prawie wszystkich widocznych długościach fal świetlnych, do tego materiały perowskitowe są tanie, stosunkowo łatwe w produkcji, charakteryzują się szerokim spektrum absorbcji i szybką separacją ładunków. Ich produkcję można określić jako „czystą", podczas gdy proces wytwarzania paneli krzemowych jest energochłonny, z istotną wielkością emisji CO2 do atmosfery.

Jednocześnie jednak naukowiec przyznaje, że technologia wciąż jest na początkowym etapie komercjalizacji, a do pokonania wciąż jest sporo przeszkód. - Brak stabilności, toksyczność ołowiu w najbardziej popularnych materiałach perowskitowych, kwestia sprawności - wymienia profesor. - Najważniejszymi wyzwaniami jest jednak zwiększenie rozmiarów modułów perowskitowych przy zachowaniu wysokiej sprawności, a także rozwiązanie problemu szybkiej degradacji.

Jak się bowiem okazuje, na razie nie ma co liczyć na to, że ogniwa perowskitowe staną się realną alternatywą dla „tradycyjnych", dużych krzemowych modułów PV. Z jednej strony wciąż nie wiadomo, jak trwałe będą - dostępne obecnie na rynku panele krzemowe mają około 30 (i więcej) lat gwarancji, podczas gdy technologie perowskitowe są na tyle nowe, że takiej gwarancji nie da się nawet określić. W dodatku prowadzone na świecie badania wskazały, że ich właściwości fizyczne ulegają pogorszeniu zarówno z powodu czynników zewnętrznych, jak woda, światło i tlen, jak i wewnętrznej niestabilności. Problem częściowo rozwiązało poddanie ogniw perowskitowych enkapsulacji (izolacja od czynników zewnętrznych), ale ich ostateczna trwałość i wydajność na przestrzeni lat wciąż pozostają pod znakiem zapytania.

Ogniwa na telefonach, laptopach, kurtkach czy namiotach

Z drugiej strony ogniwa tworzone przez Saule Technologies to jak na razie niewielkie elementy, dalekie od tego, co rozumiemy jako panele fotowoltaiczne, które widzimy na dachach i podwórkach. Jak zaznacza sama firma, wydajność ich ogniw szacowana jest na 25 procent, ale tylko na małych laboratoryjnych próbkach. Utrzymanie tych parametrów dla wielkogabarytowych i wielkomocowych instalacji energetycznych stanowi poważne wyzwanie dla producentów, którzy chcieliby konkurować z krzemem.

- Wyzwanie polega nie tylko na tym, by stworzyć działające i odpowiednio trwałe moduły perowskitowe, ale też by wyprodukować systemy na tyle gabarytowe, by w sposób prosty i nieskomplikowany można było wyprodukować na ich bazie elektrownię gigawatową. Jednocześnie musiałoby to być rozwiązanie zbliżone pod kątem efektywności i ceny do ogniw krzemowych - tłumaczy prof. Marszałek.

Jak podkreśla prof. Tytko, tworzone w Polsce ogniwa można jednak potraktować inaczej, nie jako konkurencję dla dużych paneli PV. Ponieważ można je nadrukowywać na różne podłoża, z dużą dowolnością kształtu, znacznie bardziej realne wydaje się ich zastosowanie np. na telefonach, laptopach, ładowarkach czy namiotach. Mogą to być nawet kurtki, plecaki czy dachówki.

Perowskity. Prototyp elastycznego modułu na bazie perowskitów
Perowskity. Prototyp elastycznego modułu na bazie perowskitów Fot. Marcin Mazurkiewicz

- Ogromny potencjał ogniw perowskitowych tkwi także w obszarze elektromobilności. Mogą zasilić nowoczesne wiaty do ładowania samochodów, rowerów, hulajnóg czy skuterów elektrycznych - uważa naukowiec. - To ogromny rynek, nisza, którą można zagospodarować.

Szwajcarzy nie zasypiają gruszek w popiele

W tę niszę sporo już zainwestowano. Jak podaje prof. Tytko, to około 100 milionów złotych, a zespół dr Malinkiewicz współpracuje z naukowcami na całym świecie, w dodatku w maju zeszłego roku we Wrocławiu uruchomiono pierwszy na świecie zakład produkujący panele fotowoltaiczne z perowskitów.

Jak jednak podkreśla część ekspertów, końcowych produktów tych prac wciąż nie można kupić, ciężko im więc określić, jaka przyszłość czeka polską technologię. Na razie firma chwaliła się pilotażowymi wdrożeniami (m.in. na żaluzjach budynku jednej z polskich firm), z kolei jesienią zeszłego roku Saule Technologies zaprezentowało elektroniczne etykiety cenowe z ogniw perowskitowych. Mają działać dzięki sztucznemu, sklepowemu światłu, bez żadnych baterii. Firma deklarowała również ich trwałość nawet przy wielokrotnych zmianach cen. Testować rozwiązanie postanowił m.in. Orlen, a elektroniczne etykiety miały się pojawić na wybranych stacjach koncernu. Wyników tych testów na razie jednak nie zaprezentowano.

A konkurencja nie śpi.

W Szwajcarii badacze z Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) i Szwajcarskiego Centrum Badawczo-Rozwojowego (CSEM) opracowali konkurencyjne ekonomicznie rozwiązanie do wytwarzania tandemowych ogniw fotowoltaicznych, złożonych z warstwy perowskitów, osadzonych na standardowym, krzemowym ogniwie PV. W tym wypadku perowskity uzupełniają krzem, zwiększając ilość generowanej energii i maksymalizując wykorzystanie światła słonecznego. W dodatku ogniwa są proste i tanie w produkcji. Podobnie jednak jak ogniwa perowskitowe z Polski, wciąż są w trakcie komercjalizacji.

Trzymać kciuki za polskie technologie

- W tym momencie panele krzemowe są nie do zastąpienia, zarówno w zakresie wykonawczym, jak i mocowym czy cenowym - podkreśla prof. Tytko. - Jest jednak część rynku fotowoltaicznego, która nie musi polegać na montowaniu dużych paneli na dachach budynków, i w tę niszę wchodzi w tej chwili Saule Technologies. Jak im pójdzie? Zobaczymy. Warto jednak trzymać kciuki za nasze technologie, warto wspierać naszych naukowców. Ja za ogniwa dr Malinkiewicz zdecydowanie trzymam kciuki - zapewnia.

- Perowskity wydają się być przyszłością fotowoltaiki przede wszystkim tam, gdzie krzem nie ma zastosowania, choćby ze względu na brak elastyczności. Zdecydowanie bliżej jesteśmy aplikacji na ubraniach czy namiotach niż zastosowania ich w energetyce. Energetyka wymaga długoterminowej stabilności, a nie wiadomo, kiedy ogniwa perowskitowe taką uzyskają. A także kiedy i kto rzeczywiście wprowadzi gotowe rozwiązania na rynek - podkreśla prof. Marszałek. - Pozostaje liczyć na to, że nadzieje pokładane w polskiej produkcji się sprawdzą.

CZYTAJ WIĘCEJ
icon/Bell Czytaj ten tekst i setki innych dzięki prenumeracie
Wybierz prenumeratę, by czytać to, co Cię ciekawi
Wyborcza.pl to zawsze sprawdzone informacje, szczere wywiady, zaskakujące reportaże i porady ekspertów w sprawach, którymi żyjemy na co dzień. Do tego magazyny o książkach, historii i teksty z mediów europejskich.
Komentarze
Yeti. Wszyscy o nim gadają, nikt nie widział.
już oceniałe(a)ś
22
2
"Perowskity to polska specjalność."
Tak samo jak trzy miliony mieszkań oraz milion samochodów elektrycznych. Oraz słomiany zapał, mierz siły na zamiary, tromtadracja i propaganda sukcesu. Wszystko POLSKIE specjalności. ;-)
@willie1950
Nie zapomnij o polskich promach na Baltyku.
już oceniałe(a)ś
2
0
Oby nie było jak z grafenem który jest ale nie ma...
@WJW
A tu się nie zgodzę. Jest polska firma Advanced Graphene Products SA. i możesz tam nabyć grafen w różnych postaciach.
już oceniałe(a)ś
2
0
@miroman1410
Czy ktoś już nabył ten grafen i ile miligram?
już oceniałe(a)ś
1
0
@1939-tenrok
EOGO – Edge Oxidized Graphene Oxide – grafen płatkowy (zawartość tlenu 5-10%)
89,00 zł – 159,00 zł - Cena za 1g

Grafen płatkowy o niskim stopniu utlenienia, posiadający tlenowe grupy funkcyjne na krawędziach płatków. Materiał nie wymaga dodatkowego oczyszczania.
już oceniałe(a)ś
0
0
Czekam, że ktoś wreszcie napisze, że ta cała Saule Technologies to nic innego niż jedna wielka bańka spekulacyjna. Od kilku lat co jakiś czas pojawiają się artykuły żywcem wyjęte z prospektów reklamowych. Żadnych konkretów, żadnych niezależnych badań bo i nie ma czego badać.
Jedyne produkty jakie oferuje ta firma to materiały reklamowe i swoje akcje.
@staruch6004
Bardzo bym chciała, że by pani Malinkiewicz się udało, ale mijają lata i ciągle słyszymy, że już za chwilę, za momencik będą mieli produkt. Można odnieść wrażenie , że to na razie firma technologiczna, która powstała po to by zręcznie wyciągać dotacje prywatne i publiczne, ale może inaczej się nie da...
już oceniałe(a)ś
6
2
@staruch6004
To nie jest bańka ALE moze okazać się, że komercjalizacja rozwiązania jest po prostu niemożliwa. Na to potrzeba pieniędzy - a wiadomo, że właściciele wprost nie powiedzą, ze technologia, mimo wszystkich swoich plusów, może okazać się bezużyteczna.
już oceniałe(a)ś
6
0
@pan-troglodytes
Czyli od 15 lat nie wiadomo, czy ta komercjalizacja wyjdzie?? Komercjalizacja ma to do siebie z definicji, że zakłada pewne kamienie milowe i do nich dąży - najczęściej w ciągu 5 lat, czasem 10. Ale żeby po 15 lat dalej było nic??
już oceniałe(a)ś
4
0
@pan-troglodytes
Oczywiście, że będzie bezużyteczna. perowskity, jak i inne OZE produkują kiedy im się podoba (są warunki), a nie wtedy, gdy potrzebujemy energii. W komórkach i laptopach i tak mamy akumulatory, ale gdzie zmagazynować energie potrzebną np. do ugotowania obiadu. Proponowane magazyny energii są obecnie niesamowicie drogie i obciążające. Zastanawiam się, czy nie byłoby taniej ich nie produkować, a energię zaoszczędzoną produkować dokładnie wtedy, gdy jest potrzebna. Obyłoby się bez ogromnych nakładów finansowych i energetycznych i zanieczyszczenia środowiska, powstającego przy produkcji magazynów.
już oceniałe(a)ś
0
4
@janbg56
"Proponowane magazyny energii są obecnie niesamowicie drogie i obciążające. (...) czy nie byłoby taniej ich nie produkować, a energię zaoszczędzoną produkować dokładnie wtedy, gdy jest potrzebna. "
Jest problem tradycyjne elektrownie tak węglowe jak atomowe były projektowane i budowane do pracy ze stałą mocą. Szczyty poboru mają charakter dobowy z grubsza tak od zachodu słońca do ok. 22-23. Więc budować coś do pracy przez 2-6 godzin dziennie to słaby interes. Faktem jest, że technologie magazynowania (poza elektrowniami szczytowo-pompowymi) są jeszcze stosunkowo młode więc drogie.
już oceniałe(a)ś
3
0
@empi4822
Ba. Mogę ci powiedzieć, że są normalnie dwa szczyty dobowe: poranny i popołudniowy. Do tego dochodzą czasami szczyty letnie w porze największego nasłonecznienia, bo klimatyzacja pobiera dużo prądu. Problem w tym, że rzeczywiście elektrownie klasyczne nie są zbyt elastyczne i można nimi sterować tylko w ograniczony sposób, ale przez kilkadziesiąt lat dawało się utrzymać system energetyczny w stanie zdatnym do użytku. Elektrownie (a w zasadzie PSE - Polskie Sieci Elektroenergetyczne) mając swoje doświadczenia potrafiły zaplanować kiedy blok trzeba wyłączyć lub włączyć i tak działało to na tyle dobrze, że nie wiedziałeś kiedy to się działo. Dzisiaj niestety mamy dodatkowe zakłócenie w postaci OZE. Słoneczko wschodzi i zachodzi, chmurki przesłaniają je raz mocniej raz słabiej - bez możliwości regulacji czy nawet przewidywania. Wiatr podobnie. Prawo mówi, że OZE ma pierwszeństwo do sieci, a energetyka zawodowa ma "wyrównywać" wahania napięcia i częstotliwości. Pewna niedoskonała analogia mi się nasunęła. To tak jakby tobie w łóżku ktoś raz włączał ogrzewanie, a kiedy się odkryjesz, natychmiast masz ochłodzenie i zaczynasz się trząść z zimna. Długo tak nie pociągniesz. Dlatego potrzebne są magazyny, ale jak sam napisałeś, to technologia nowa i droga. A można było zacząć trochę inaczej. Najpierw popracować z magazynami i dopiero wtedy wchodzić z OZE. Na razie ponieśliśmy bardzo poważne koszta, a zysk dla energetyki i dla środowiska jest żaden. Jak już wcześniej napisałem - pomijając pieniądze - ponieśliśmy koszt energetyczny i surowcowy na coś, co się nijak nie zwraca.
już oceniałe(a)ś
1
0
O tych perowskitach mówi się już od 15 lat i nadal w powijakach.
W Australii zaczynają produkować taśmowo panele słoneczne na foli koszt ok 40 zł za m3, można je normalnie zwinąć, sugerowane jako ładowarka dla kamperów lub samochodów elektrycznych dla podróżujący po kraju a jak wiadomo Australia duża jest i ma sporo słońca
@mt66
"zaczynają produkować taśmowo" - może jakiś konkret, czy to kolejna miejska legenda?
już oceniałe(a)ś
0
0
@mt66
Jak się zwija m3?
już oceniałe(a)ś
5
0
@staruch6004
W goglach poszukaj, o drukowaniu paneli słonecznych w Australii bo wyborcza cenzuruje linki
już oceniałe(a)ś
0
0
@modina
Fakt błąd miał być m2
już oceniałe(a)ś
0
0
@mt66
Przypadkowo trafiłem tu po półtora miesiąca.
Poszukałem tych australijskich cudów.
Organiczne ogniwa drukowane na folii w formacie A3 lub ewentualnie w rolce o szerokości A3.
(Widać taką mają drukarkę).

"Ich sprawność jest około 10 razy niższa niż w przypadku tradycyjnych, krzemowych ogniw PV."

No to z tej kartki A3 w pełnym słońcu wygenerujesz 1,2 W mocy, w Australii może nawet 1,5 W zakładając, że ta folia po prostu się nie stopi.

Zatem dlatego producenci laptopów i telefonów nie pokrywają ich taką folią bo to nie ma najmniejszego sensu. No chyba że przeczyta o tym jakiś marketingowiec i zacznie sprzedawać samoładujące się telefony (optymistycznie: ładujesz przez miesiąc używasz przez godzinę).
już oceniałe(a)ś
0
0
Na jakich to poduszeczkach usypiają w popiele te gruszeczki w Szwajcarii?
@GajowyMalina
Nie używaj powiedzeń, których nie rozumiesz, bo zaśpisz i prześpisz kolejne gruszki w popiele.
już oceniałe(a)ś
1
0
Wystarczy chwilę - nomen omen - poguglać, by znaleźć info, że parę dni temu Google właśnie i Saule Technologies podpisały umowę o strategicznej współpracy, związanej z tworzeniem zaawansowanych rozwiązań technologicznych wykorzystujących ogniwa perowskitowe. Hmm, chyba najbardziej nowatorska firma hi-tech na świecie wie, z kim wchodzi w alians! :)

Dla zaniepokojonych, że "ogniw perowskitowych wciąż nie ma", balsam na nerwy: są. Tyle że Saule Technologies to firma B2B, dostarcza je kontrahentom. Wujek Google pozwala łatwo znaleźć w sieci info na ten temat, jak i tę informację, że fabryka firmy we Wrocławiu pracuje od roku na pełnych obrotach. Obecnie głównym wyzwaniem firmy Olgi Malinkiewicz jest przeskalowanie produkcji, bo akurat produkt jest już technologicznie gotowy. Teraz trzeba budować fabryki o wielokrotnie większej mocy produkcyjnej niż dostępna obecnie. To też jest powszechnie dostępna informacja, łatwa do znalezienia w sieci.
@reksiofafik
Pogooglałem i nic poza typowym marketingowym bullsheet'em .
Niech ta cała Saule Technologies przekaże choć 1 działające ogniwo do niezależnego ośrodka badawczo-pomiarowego.
już oceniałe(a)ś
0
0
To nie pierwsze doniesienie o rewolucyjnej technologii z Polski. Zawsze projekt zostaje utrącony. Zawsze.
Czy to polskie piekło? Tak...
Jednak upatruję źródło w szpiegach, starajacych się zakrywać wynalazki by wciąż sprzedawać paliwa kopalne.
Ludzka chciwość, prywata, brak wyobraźni i zwykłe zaprzaństwo, oto Polska. I wartości chrześcijańskie. Po nas potop, bóg swoich pozna...
@Wic67
Zawsze projekt zostaje utrącony? Nie. Te projekty sa po prostu slabe lub bardzo slabe. Projekt naukowo-techniczny to nie jest robienie kanapki z serem, odesetek klap jest bardzo duzy.
już oceniałe(a)ś
9
1