Fotovoltaika je z hlediska svého celkového potenciálu nejslibnější obnovitelný zdrojů vůbec, a to hned z několika důvodů. Její cena rychle klesá, celkový potenciál je ohromný a technologii přitom ještě lze výrazně vylepšit. Ano, i když jsou panely levné a relativně účinné, je velmi dobře možné, že v brzké budoucnosti budou ještě levnější a ještě účinnější.
Právě to slibuje technologie využití tzv. perovskitů. To je skupina sloučenin halogenů s kovem (jako první byly popsány sloučeniny s olovem), které lidstvo zná téměř 200 let. I když dnes není důvod proč je vyrábět – není pro ně význmanější využití – v principu jde o materiály, které lze vyrábět levně a ve velkém. Fotovoltaické články z tohoto typu látek by se daly výrábět sítotiskem, tedy podobně jako se tisknou například nálepky.
Na světě je již několik firem, které chtějí perovskitové články zkoušet v praxi. Na čele peletonu se již roky drží společnost Oxford PV. I přes svůj název má závod v Německu s maximální výrobní kapacitou zhruba 100 megawattů (MW) ročně. V příštím roce by pak měly z něj zamířit první panely na trh. Světovým trhem tak malý objem výroby nemůže zahýbat. Firma je však prvním odvážlivcem, který se pokusí s novou technologie prorazit na dnes velmi konkurenčním trhu s fotovoltaikou.
Je to samozřejmě dosti riskantní podnik. Především právě Evropa a evropští investoři pamatují, jak místní výrobci solárních paneků pohořeli. Nedokázali prakticky nijak využít solárním boom v Německu či Česku, a trh dnes jednoznačně ovládá Čína.
Nejdeme do toho sami! A jdeme!
Oxford PV si proto na svou pouť domluvil partnera, se kterým se o riziko měl podělit. V roce 2019 podepsala strategickou exkluzivní smlouvu se švýcarskou vývojářskou společnosti Meyer Burger. Podle dohody měly obě společnosti exkluzivně spolupracovat na vývoji technologie pro hromadnou výrobu perovskitových tandemových článků založených na technologii heteropřechodových křemíkových článků a vývoji nezbytných výrobních technologií.
Ovšem Meyer Burger postupně změnil strategii. Společnost se rozhodla sama pustit do výroby panelů tohoto typu. Postupně navýšila investice do výroby a v tuto chvíli má k dispozici kapacity na výrobu oboustranných panelů o celkové kapacitě zhruba 800 MW ročně. Nepoužívají sice perovskit, ale používají i jiné klíčové technologie, která na perovskitových článcích vyráběných společnst s Oxford PV mají být.
Druhá strana tohoto obchodního manželství, je v trochu jiné situaci. Její závod by měl být téměř kompletně hotov, ale není připraven k ostré výrobě. Přesto se Oxford PV rozhodla ukončit spolupráci se svým švýcarským dodavatelem.
A to jednou jedinou větou v tiskovém prohlášení, které se týkalo dokončení závodu na výrobu panelů v Braniborsku: „Společnost Oxford PV po dosažení tohoto milníku ve výrobě ukončila exkluzivní spolupráci se společností Meyer Burger.“ To bylo vše. Švýcarská firma byla evidentně zaskočena. Reagovala prohlášením, podle kterého bude zkoumat „právní možnosti“.
Rozchod na první pohled nedává velký smysl. Obě společnosti vlastní rozsáhlou síbrku patentů a know-how týkajících se výroby perovskitových panelů (a obecně těch typů panelů, ve kterých by se mohly prosadit nejlépe, o tom na konci článku).
Každá se přitom specializuje na trochu jiné věci a zdálo by se, že se jejich technologie mohou vhodně doplňovat. Jejich spojení se zdálo logické. Skutečnost ovšem budou poněkud komplikovanější. Zdá se ovšem, že v horším postavení by mohli být Švýcaři.
Byť spor je neveřejný a týká se technologií, které firmy střeží jako obchodní tajemství, Oxford PV zřejmě má více na vybranou. Perovskity lze připravit různými způsoby, a firma se tak může obrátit na jiné dodavatele.
Meyer Burger najde dodavatele vyspělé perovskitové technologie podstatně hůře. Společnosti přitom s těmito materiály ve své strategii pro budoucí roky spoléhala. Buď se tedy bude muset pustit do vlastního vývoje s velkým nasazením, nebo doufat, že se jí na malém „perovskitovém písečku“ podaří najít nějakého nového partnera. Je ovšem otázkou, zda takový vůbec existuje, zda někdo, kdo by o splupráci měl zájem, má vývoj alespoň tak pokročilý jako Oxford PV.
V každém případě minimálně v krátkodovém měřítku spíše jen zkomplikuje nasazení perovskitů. A to by mohlo znamenat i zpomalení snah o oživení oboru, který v Evropě i přes její podporu obnovitelných zdrojů, již delší dobu spíše jen živoří.
Veterán mladého oboru
Společnost Oxford PV je v oboru nové generace perovskitových článků dobře známým jménem. Stojí za ní totiž jistý Henry Snaith z Oxfordské univerzity. Tento vědec se do popředí „perovsktitové scény“ vyhoupl velmi brzy. V časopise Science totiž představil vůbec první perovskitový článek, který nepotřebuje kapalný elektrolyt. I v době, kdy k dispozici jen malé laboratorní vzoky, prohlašoval, že v brzké době nebude problém s pomocí perovskitů postavit články s účinností zhruba 20 až 25 procent.
Myšlence věřil nejen po stránce akademické. Spoluzaložil spin-off Oxford PV, se kterým chtěl články přivézt na trh. Firma se roky věnovala pouze vývoji, to se však pomalu láme. V roce 2021 by ale už měly její panely být začít být k vidění na střechách.
Společnost Oxford PV nalákala investory a koupila továrnu u města Branibord nad Havolou (Brandenburg) nedaleko Berlína. Závod vznikl v dobách, kdy se Německo pokoušelo stát významným výrobcem ve fotovoltaice. Měly se v něm vyrábět velmi tenké křemíkové panely s nízkými materiálovými náklady, ale výrobce (a do značné míry ani technologie samotná) v čínské konkurenci neobstál.
Naše nika
Oxford PV se rozhodlo, že ani ona rozšířeným křemíkovým článkům v mnoha ohledech konkurovat nemůže. Vydalo se cestou kombinace křemíků a perovskitů. Tak by mělo být alespoň na papíře postavit článek s účinnosti kolem 30 procent, která je pro běžné křemíkové zcela nedosažitelná. Stačí zkombinovat běžný křemíkový článek s účinností kolem 20 procent a perovskitový článek s účinností něco nad 15 procent. Není tedy zapotřebí „špičkově vyladěný“ perovskit, jehož vývoj by si vyžádal hodně času.
I když tedy perovskity zatím křemík v účinnosti nedohnaly, spojení sil obou materiálů údajně funguje. Oxford PV v listopadu 2018 předvedlo kombinovaný křemíkovo-perovsktivoý článek s naměřenou účinností 28 procent (což mimochodem znamená, že samotný perovskitový článek zřejmě má účinnost ani ne 15 procent, a ještě spíše nějakých 11-12 procent). Na konci roku 2020 se rekord posunul na 29,5 procenta (takže účinnost perovskitu se zvýšila již k oněm 15 procentům).
Dnes běžně dostupné křemíkové panely mají účinnost maximálně do 20 procent. Kombinovaný panel by tedy měl za stejné plochy vyrobit zhruba o třetinu více energie. Zároveň s tím by měla klesnout cena za vyrobenou kilowatthodinu. To nehraje velkou roli, pokud stavíte solární park na poušti. Ale může to být důležité pro střešní instalace, kde bývá místa nedostatek.
Systém funguje tak, že dopadající světlo nejprve projde jednou vrstvou perovskitového materiálu, který dobře pohlcuje především světlo kratších vlnových délek (tedy směrem k modré části spektra). Naopak křemíkový článek je účinnější při absorpci světla větších vlnových délek. Obě vrstvy se tak dobře doplňují. A do budoucna by mělo být možné vrstvy dále přidávat, a zvýšit účinnost snad až ke 40 procentům, doufají výzkumníci (a to nejen ti z Oxford PV).
Otázku samozřejmě je, kolik za výkon navíc připlatíme. Společnost také tvrdí, že již má vyvinutý výrobní proces, během kterého přidání perovskitu představuje pouze jeden krok navíc v rámci výroby samotného křemíkového článku. Cílem samozřejmě je, aby cena za vyšší účinnost byla dostatečně nízká.
Bohužel v tuto chvíli nevíme, jak to ve skutečnosti s cenou panelů bude. Cenově konkurovat velkým výrobcům je pro malou firmu prakticky nemožné, a tak Oxford PV zvolila jinou cestu a chce svou technologii především licencovat.
