Keďže perovskitové solárne články stanovujú výkonové záznamy a narastajúca technológia sa stáva stabilnejšou, zostáva ďalšia veľká výzva: otázka škálovateľnosti podľa výskumníkov na Národnom laboratóriu obnoviteľných zdrojov (NREL) ministerstva energetiky.
"Je to škálovateľné," povedal Kai Zhu, vedecký výskumník materiálov v NREL. "Musíme len demonštrovať efektívnosť a výnos vo veľkom meradle, aby sme presunuli technológiu mimo laboratóriu."
Vedúci autor nového materiálu Nature Review Materials s názvom "Škálovateľná výroba perovskitových solárnych článkov", Zhu a jeho kolegovia z NREL prehodnotili snahu presunúť perovskity z laboratória na strechu. Zhen Li, Talysa Klein, Dong Hoe Kim, Mengjin Yang, Joseph Berry a Maikel van Hest sú spoluautormi.
Väčšina solárnych panelov na dnešnom trhu je vyrobená z kremíka, ale perovskitové solárne články majú potenciál urýchliť rast fotovoltaickej (PV) výroby v Spojených štátoch, pretože sú oveľa lacnejšie vyrobiť a ukázali výkonný potenciál v laboratóriu.
Perovskites dosiahli rekordné úrovne efektívnosti rýchlejšie než akékoľvek iné technológie solárnych článkov so súčasným rekordom certifikovaným v minulom lete v súčasnosti na úrovni 22,7 percent. Účinnosť perovskitového solárneho článku sa však znižuje s rastúcou oblasťou buniek a modulov.
Kombinácia faktorov sa pripisuje poklesu, vrátane nerovnomerného pokrytia chemikálií v bunke. Taktiež ak sú akékoľvek typy solárnych článkov spojené na vytvorenie modulov, vytvárajú sa neaktívne zóny medzi bunkami, kde slnečné svetlo nie je konvertované na elektrickú energiu, čo vedie k poklesu účinnosti.
Aby sa v laboratóriu vyrobili perovskitové solárne články, vedci uložia chemikálie na substrát. Perovskitový materiál sa formuje, keď chemikálie kryštalizujú. Najčastejšie používaná metóda depozície v laboratóriu, nazývaná spin coating, produkuje zariadenia s najvyššou účinnosťou, ale proces zničí viac ako 90 percent použitých chemikálií, takzvaného perovskitového atramentu. Spinovanie tiež pracuje najlepšie na bunkách menších ako štyri štvorcové palce, ale nie je jednoduchý spôsob, ako umožniť túto technológiu používať na väčšom povrchu.
+ Povrch čepele, ktorý používa čepel na rozširovanie chemického roztoku na podklady na vytvorenie tenkých tenkých vrstiev. Proces môže byť prispôsobený na výrobu valcovitých valcov, pričom pružné podklady sa pohybujú na valci pod stacionárnym nožom, podobne ako sa tlačia noviny. Nanesenie čepele odpaľuje menej atramentu, než je nanášanie vrstvy.
+ Povrchová vrstva, ktorá sa opiera o nádrž na dodávanie prekurzorovej farby, aby sa nanieslo atrament cez substrát. Proces nebol tak dobre skúmaný ako iné metódy a doteraz preukázal nižšiu účinnosť ako opracovanie čepele. Reprodukovateľnosť povlaku s drážkou je lepšia ako pokrytie čepele, keď je atrament dobre rozvinutý, takže je to vhodnejšie pre výrobu valcovania na valcovanie.
+ Atramentová tlač, ktorá používa malú trysku na rozptýlenie prekurzorovej farby. Proces bol použitý na výrobu malých solárnych článkov, ale či je vhodný pre veľkoobjemovú výrobu, veľkoplošná výroba bude závisieť od rýchlosti tlače a štruktúry zariadenia.
Existujú aj iné metódy, ako je elektro-depozícia, ale neboli žiadne hlásenia, ktoré by sa použili na priame ukladanie halogenidových perovskitov do perovskitových solárnych článkov.
Napriek mnohým výzvam sa dosiahol pôsobivý pokrok smerom k zvýšeniu výroby týchto solárnych článkov, uviedli výskumní pracovníci NREL. Nový dokument načrtol výskum, ktorý je potrebné riešiť, aby sa technológia zväčšila. Jednou oblasťou, ktorá potrebuje väčšiu pozornosť, je ideálna architektúra perovskitového solárneho modulu.
Niekoľko štúdií odhadlo, že perovskitové solárne články by mohli generovať elektrickú energiu s nižšími nákladmi ako iné fotovoltaické technológie, hoci tieto údaje sú založené na hypotetickom výskume. Jeden záver, ktorý sa dá vyvodiť zo štúdií, je, že najvyššie vstupné náklady na moduly perovskitu budú pochádzať zo substrátov a elektródových materiálov, čo poukazuje na množstvo príležitostí na inováciu v týchto oblastiach.