Przełomowa technologia RPD. Niskotemperaturowe osadzanie warstw
Metoda Reactive Plasma Deposition opracowana przez japońską firmę to forma fizycznego osadzania par, która umożliwia wytwarzanie ultracienkich warstw transportu elektronów w niskich temperaturach. To kluczowe rozwiązanie, ponieważ perowskity są niezwykle wrażliwe na wysokie temperatury. A dotychczasowe metody często je po prostu niszczyły. Warstwa transportu elektronów z tlenku cyny to jeden z najważniejszych elementów każdego ogniwa perowskitowego. To właśnie ona odpowiada za efektywny przepływ elektronów, a bez niej całe urządzenie nie mogłoby prawidłowo funkcjonować. Dotychczasowe podejścia do produkcji stawiały producentów przed trudnym wyborem. Metody wysokotemperaturowe były wprawdzie opłacalne i nadawały się do skalowania, ale wykorzystywały wysokoenergetyczne cząstki i środowiska, które uszkadzały delikatne materiały perowskitowe.
Czytaj też: Nagły zwrot w chińskiej fotowoltaice zaskoczył wszystkich. Zachodnie firmy już liczą straty
Z kolei alternatywne metody chemiczne wiązały się z wysokimi kosztami materiałów, problemami ze skalowaniem produkcji oraz koniecznością użycia toksycznych lub łatwopalnych gazów prekursorowych. To właśnie te ograniczenia hamowały komercjalizację technologii przez ostatnie lata. Nowa metoda jest dwieście razy szybsza od obecnie stosowanych rozwiązań i jednocześnie radykalnie obniża koszty produkcji. Koszt wytworzenia warstwy ETL spadł do mniej niż 0,5% obecnych wydatków. To redukcja przekraczająca 99,5%. Przytoczone liczby brzmią niemal niewiarygodnie, ale wynikają z fundamentalnie innego podejścia do procesu produkcyjnego. RPD wykorzystuje niedrogie materiały i bezpieczne gazy, co eliminuje dodatkowe koszty związane z bezpieczeństwem procesu i utylizacją odpadów.
Niskie temperatury kluczem do sukcesu
Najważniejszą innowacją jest możliwość osadzania warstw w niskich temperaturach. Zapobiega to uszkodzeniu wrażliwego materiału perowskitowego i jednocześnie zwiększa wydajność całego procesu. Perowskity zachowują swoją strukturę krystaliczną, co bezpośrednio przekłada się na lepszą efektywność końcowych ogniw. Sumitomo Heavy Industries jako pierwsza firma na świecie zademonstrowała, że technologia fizycznego osadzania par może produkować warstwy tlenku cyny o odpowiednich właściwościach izolacyjnych wymaganych dla warstwy transportu elektronów. W przeciwieństwie do konwencjonalnych metod, RPD nie wymaga użycia toksycznych prekursorów chemicznych. Proces jest bardziej przyjazny dla środowiska i bezpieczniejszy dla pracowników. To istotna przewaga w kontekście masowej produkcji, gdzie aspekty bezpieczeństwa i ochrony środowiska nabierają kluczowego znaczenia. Technologia jest również kompatybilna z innymi warstwami ogniw słonecznych, co umożliwia ciągły proces osadzania warstwy ETL wraz z przezroczystymi elektrodami z tlenku indowo-cynowego.
Rozwój technologii RPD wpisuje się w ambitny cel japońskiego Ministerstwa Gospodarki, Handlu i Przemysłu. Jest nim osiągnięcie 20 GW mocy z perowskitowych ogniw słonecznych do 2040 roku. To część szerszej strategii dążenia do społeczeństwa neutralnego węglowo. Perowskitowe ogniwa słoneczne mają szczególny potencjał w zastosowaniach miejskich. Są lżejsze i bardziej elastyczne niż tradycyjne panele krzemowe, co czyni je idealnymi do montażu na budynkach, które nie mogą udźwignąć ciężkich konstrukcji.
Stosując tę technologię osadzania warstw do masowej produkcji perowskitowych ogniw słonecznych, dążymy do przyspieszenia ich wdrożenia, co z kolei przyczyni się do społeczeństwa neutralnego węglowo — Sumitomo Heavy Industries
Czy to naprawdę zmienia wszystko?
Jeśli twierdzenia firmy się potwierdzą, komercjalizacja perowskitów może stać się osiągalnym celem już w kolejnej dekadzie. To oznaczałoby znaczący postęp w branży fotowoltaiki, która od lat opiera się głównie na technologii krzemowej.vNowa technologia RPD może być tym brakującym elementem, który w końcu umożliwi masową produkcję perowskitowych ogniw słonecznych. Połączenie drastycznej redukcji kosztów, przyspieszenia produkcji i poprawy bezpieczeństwa procesu tworzy warunki do potencjalnego przełomu w energetyce odnawialnej. Z drugiej strony, perowskity wciąż muszą udowodnić swoją trwałość i stabilność w długoterminowym użytkowaniu.
Czytaj też: 4140 metrów pod powierzchnią wody. Chiński robot bada miejsca, gdzie nikt nie dotarł
Mimo to, osiągnięcie Sumitomo wygląda imponująco. Redukcja kosztów o 99,5% i przyspieszenie produkcji 200-krotnie to liczby, które trudno zignorować. Jeśli technologia sprawdzi się w rzeczywistych warunkach produkcyjnych, może rzeczywiście przyspieszyć adopcję perowskitów o całe lata. Dla polskiego odbiorcy warto dodać, że rozwój takich technologii ma globalne znaczenie. Tańsza i wydajniejsza produkcja ogniw słonecznych może przyspieszyć transformację energetyczną również w naszej części Europy, obniżając koszty inwestycji w fotowoltaikę. Ostateczny sukces zależy teraz od tego, jak technologia sprawdzi się poza laboratoryjnymi warunkami. Jeśli Sumitomo uda się wdrożyć swoje rozwiązanie na skalę przemysłową, możemy być świadkami interesującego rozwoju w branży OZE.