Uporaba solarnih ćelija doima se kao idealan način za proizvodnju čiste električne energije. Silicija u raznim oblicima (kvarc, mnogobrojni silikati), ima u izobilju, to je drugi najzastupljeniji kemijski element na Zemlji iza kisika. Sunčeve svjetlost je pak, kao što znamo, besplatna i sveprisutna. No, problem se krije u tome što rafiniranje silicija za solarne ćelije zahtijeva samo po sebi puno energije (treba ga zagrijavati na 1650 stupnjeva Celzija), koje dolazi iz elektrana što emitiraju ogromne količine CO2 u atmosferu. Kad se sve zbroji i oduzme, energija iz solarnih ćelija daleko je od čiste i ugljično neutralne.

Zna se već neko vrijeme da se rješenje krije u perovskitu, mineralu koji je dobio ime po ruskom velikašu i mineralogu iz prve polovice 19. stoljeća Lavu Aleksejeviču Perovskom.

Perovskitu ne treba mukotrpno rafiniranje kao siliciju, solarne ćelije na bazi ovog minerala su jednostavne i ne zahtijevaju puno energije za proizvodnju. No, njihov je problem nestabilnost, pa je njihova učinkovitost upitna s obzirom da im je trajnost mala. Nakon što se izložu toplini ili vlazi, ćelije perovskita brzo gube moć pretvaranja sunčeve energije u električnu.

Znanstvenici sa Sveučilišta Stanford nisu pronašli odgovor kako ćelijama perovskita povećati efikasnost na dugo razdoblje, ali su zato pronašli efikasni način kako ih proizvoditi brzinom koja je za solarne ćelije na bazi silicija nezamisliva.

“Perovskit solarna tehnologija nalazi se na raskrižju između komercijalizacije i šupljeg filozofiranja. Na razne start-upove koji pokušavaju nešto napraviti s tom tehnologijom troše se milijuni dolara, no ta će sredstva presušiti i priča će biti zaboravljena ako se u nekoliko godina ne pronađe efikasni način proizvodnje stabilnih perovskit solarnih ćelija” – rekao je član tima sa Sveučilišta Stanford Nick Rolston.

U danas izašloj studiji u glasilu za pitanja energije Joule, koju prenosi TechXplore, Rolston i njegovi kolege sa Stanforda demonstrirali su ultrabrzi način za proizvodnju stabilnih ćelija perovskita i njihovo sastavljanje u solarne module koji mogu napajati uređaje, zgrade, pa čak i električnu mrežu.

Dosad je dokazano da perovskit ćelije mogu 25 posto sunčevog svjetla pretvoriti u struju što je na razini silicijskih ćelija. Sad su znanstvenici sa Stanforda razvili tehnologiju da proizvedu 12 metara sloja perovskita u minuti što je otprilike 4 puta brže od proizvodnje silicijske ćelije. Tehnologija uključuje robota s dvije mlaznice. Iz jedne na stakleni panel nanosi tekuću otopinu kemijskih prekursora perovskita, dok druga oslobađa reaktivnu ioniziranu plina plazmu. Plazma omogućava da se sloj perovskita u sekundi pretvara u čvrsti film. Rezultat je da bi ovakav način proizvodnje bio jeftiniji deset puta od proizvodnje silicijske ćelije. Ovako proizvedena ćelija ima iskoristivost sunčeve svjetlosti 18 posto što je obećavajuće. Ohrabrujuće je i to da je nakon 5 i pol mjeseci promatranja film imao iskoristivost od 15,5 posto. Drugim riječima, neki drugi znanstvenici morat će pronaći način da perovskit solarni paneli zadrži trajnu učinkovitost. Silicijska ćelija nema s tim problema, kad se jednom proizvede može potrajati između 20 i 30 godina, a da ne izgubi u bitnom svojstva i učinkovitost proizvodnje električne energije.

„Ako uspijemo proizvesti modul perovskita koji će trajati 30 godina, možemo cijenu proizvodnje električne energije spustiti na 2 centa (15-ak lipa) po kilovat-satu. U takvoj situaciji možemo razmišljati o solarnim „farmama“ snage od 100 megavata“ – zaključuje stanfordski znanstvenik Nick Rolston.

Kako postići trajnu stabilnost ćelija još nije otkriveno, no znanstvena zajednica ne sjedi prekriženih ruku, vrše se ispitivanja širom svijeta i neki od nalaza su vrlo obećavajući. Primjerice, u svježe poduzetom istraživanju Sveučilišta Soochow u kineskom Suzhou otkriveno je da određene ionske tekućine zaustavljaju ionsku migraciju u solarnim ćelijama na bazi perovskita što je važan preduvjet za termalnu stabilnost i otpornost na degradaciju zbog izloženosti suncu.