Solárne články z perovskitu sú už desaťročie sľubom, ktorý sa nedokáže splniť: lacné, ľahko vyrobiteľné, s teoretickou účinnosťou presahujúcou kremík – no degradujú príliš rýchlo na to, aby mohli byť komerčne nasadené. Štúdia publikovaná 6. februára 2026 v prestížnom časopise Nature Energy prináša riešenie jedného z kľúčových dôvodov tejto degradácie.
Tím z Qingdaoského inštitútu bioenergie a biotechnológií (QIBEBT) Čínskej akadémie vied v spolupráci s partnermi z KTH Royal Institute of Technology, KAUST a ďalších inštitúcií znížil počet defektov na kritickej skrytej hranici článku o viac ako 90 percent a zároveň dosiahol rekordnú účinnosť konverzie energie.
Prečo perovskity stále nie sú na strechách – a čo to má spoločné s defektmi
Kremíkové solárne články sú dnes spoľahlivé – bežný panel vydrží 25 až 30 rokov. Perovskity – skupina materiálov s charakteristickou kryštalickou štruktúrou ABX₃ sú v laboratóriu účinnejšie a výrazne lacnejšie na výrobu, no v praxi majú fatálnu slabinu: degradujú. Pod vplyvom tepla, vlhkosti a svetla sa ich kryštalická štruktúra rozpadá, účinnosť klesá a panel prestáva fungovať v niektorých prípadoch za niekoľko rokov namiesto desaťročí.
Jedným z hlavných dôvodov je prítomnosť defektov, porúch kryštalickej mriežky na povrchoch a rozhraniach článku. Obzvlášť problematické je takzvané skryté rozhranie (buried interface): hranica medzi perovskitovou vrstvou a vrstvou oxidu titaničitého (SnO₂), cez ktorú prebieha transport elektrónov. Toto rozhranie je ťažko prístupné, nachádza sa na spodku perovskitovej vrstvy a defekty tu spôsobujú rekombináciu elektrónov, čo priamo znižuje účinnosť aj životnosť článku.
Čo vedci vynašli: skrytá 2D vrstva, ktorá sa vytvorí sama
Doterajšie pokusy o opravu skrytého rozhrania narážali na ten istý problém: keď výskumníci pridali do perovskitu dlhoreťazcové amóniové soli na vytvorenie ochrannej 2D perovskitovej fázy, táto vrstva vznikla všade, v celom objeme materiálu aj na povrchoch – nie selektívne tam, kde bola potrebná.
Tím pod vedením prof. Pang Shupinga prišiel s elegantným riešením: namiesto pridávania látky do perovskitu ju priviazali na samotné nanočastice SnO₂. Postup spočíva v sekvenčnom naviazaní kyseliny tioglykolovej (TGA) a oleylámínu (OAm) na povrch nanočastíc oxidu cínu, čím vznikol nový materiál SnO₂-TGA-OAm. Silná chemická väzba medzi TGA a OAm zaručuje, že výmena katiónov s formamidíniumjodidom (FAI) nastane len počas termálneho žíhania perovskitovej vrstvy a 2D perovskitová heteroštruktúra vznikne spontánne výhradne na spodnom rozhraní, presne tam kde treba.
Výsledná 2D vrstva urýchľuje rast 3D perovskitových kryštálov, zlepšuje ich kryštalizáciu a desaťnásobne znižuje koncentráciu defektov na rozhraní — bez toho, aby akokoľvek narušila objem perovskitovej vrstvy.
„Tieto hodnoty patria medzi najvyššie účinnosti doteraz nameranné pre maloplošné perovskitové solárne články a moduly založené na 2D/3D perovskitových heterojunkciách.“
Dr. Zhao Qiangqiang, prvý autor štúdie, QIBEBT, Čínska akadémia vied | zdroj: EurekAlert
Tri veľkosti, tri čísla: od laboratória k modulu
Jednou z najdôležitejších vlastností štúdie je, že výsledky boli overené na troch rôznych veľkostiach zariadení — čo je v oblasti perovskitového výskumu vzácnosť. Rekordné hodnoty sa väčšinou týkajú miniaturných laboratórnych vzoriek, ktoré sa nedajú škálovať.
Malý článok (0,09 cm²) dosiahol účinnosť 26,19 %, pričom nezávisle certifikovaná hodnota bola 26,04 %. Stredný modul s plochou 21,54 cm² dosiahol 23,44 % (certifikované 22,68 %). Veľký modul s plochou 64,80 cm² dosiahol 22,22 % — teda porovnateľnú hodnotu s najlepšími komerčnými kremíkovými panelmi na trhu, ktoré dosahujú okolo 22,5 %.
„Táto stratégia je ľahko škálovateľná z laboratórnej na priemyselnú výrobu a zároveň zlepšuje dlhodobú prevádzkovú stabilitu.“
Prof. Pang Shuping, korešpondujúci autor štúdie, QIBEBT, Čínska akadémia vied | zdroj: Nature Energy
Čo to znamená pre komerčné solárne panely
Dôležitá otázka pre každého čitateľa: zmení toto výskum ceny solárnych panelov na streche? Nie hneď — no je to dôležitý krok na dlhej ceste. Perovskitové panely musia prekonať niekoľko ďalších prekážok pred masovým nasadením: dlhodobú stabilitu v reálnych podmienkach (vlhkosť, teplotné výkyvy), výzvy s obsahom olova v niektorých perovskitových zlúčeninách a priemyselné škálovanie výroby.
No práve škálovateľnosť je tu kľúčový detail. Autori štúdie explicitne uvádzajú, že ich metóda je navrhnutá pre prechod z laboratória do továrne — in situ proces nevyžaduje zásadné zmeny výrobnej linky. Kombinovaný s vysokou účinnosťou veľkoplošných modulov a výrazným zlepšením stability to radí tento výsledok medzi najpraktickejšie pokroky v tejto oblasti za posledné roky.
Súbežne s QIBEBT pracujú na podobných problémoch aj iné tímy — v januári 2026 publikoval tím v Nature Communications výsledky lokalizovanej 2D/3D heterojunkcie pre tandémové perovskitovo-organické články s účinnosťou 27,11 %. Perovskitový výskum sa zrýchľuje a hranica 30 % — teoretický strop pre kremík — začína vyzerať dosiahnuteľne.
