Barvami sensibilizované solární články: Revoluce v obnovitelné energii s barevnou inovací. Objevte, jak tato revoluční technologie formuje budoucnost solárního sběru. (2025)

Úvod do barvami sensibilizovaných solárních článků (DSSCs)
Historický vývoj a klíčové milníky
Základní materiály a architektura buněk
Princip fungování: Jak DSSC převádí světlo na elektrickou energii
Srovnání výkonu: DSSC vs. solární články na bázi křemíku
Nedávné průlomy a zlepšení účinnosti
Hlavní průmysloví hráči a výzkumné instituce (např. ieee.org, nrel.gov)
Trendy na trhu a veřejný zájem: Předpovědi růstu pro léta 2024–2030
Výzvy: Stabilita, škálovatelnost a komercializace
Budoucí výhled: Inovace, aplikace a dopad na udržitelnost
Zdroje a reference

Úvod do barvami sensibilizovaných solárních článků (DSSCs)

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) představují třídu fotovoltaických zařízení třetí generace, která nabízejí slibnou alternativu k tradičním solárním článkům na bázi křemíku. Prvně navrženy na počátku 90. let, DSSCs využívají fotosenzitivní barvivo k absorpci slunečního světla a generaci elektřiny prostřednictvím procesu, který napodobuje přirozenou fotosyntézu. Základní struktura se obvykle skládá z porézní vrstvy nanočástic oxidu titaničitého potažené světlem absorbujícím barvivem, elektrolytickým roztokem a proti-elektrodou. Tento design umožňuje DSSC efektivně fungovat za podmínek rozptýleného světla a pod různými úhly, což je činí zvláště vhodnými pro aplikace v interiéru a za nízkého osvětlení.

K roku 2025 získávají DSSC novou pozornost díky pokrokům ve vědě o materiálech a výrobních technikách. Nedávné vývoje se zaměřily na zlepšení stability, účinnosti a škálovatelnosti těchto článků. Zejména integrace nových organických a bezkovových barviv, stejně jako pevných elektrolytů, vedla k významným zlepšením v výkonu a životnosti zařízení. Například výzkumné skupiny spojené s École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), přední institucí v inovacích DSSC, hlásí účinnosti konverze energie překračující 15 % pod standardním osvětlením, čímž se zúžil rozdíl oproti tradičním křemíkovým fotovoltaikům.

DSSC se také vyznačují potenciálem pro nízkonákladovou výrobu a flexibilitu v designu. Na rozdíl od pevných křemíkových panelů je možné DSSC vyrábět na lehkých, flexibilních substrátech, což umožňuje jejich integraci do stavebních materiálů, nositelné elektroniky a přenosných zařízení. Tato univerzálnost přitahuje zájem jak akademických, tak průmyslových subjektů. Organizace jako Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems v Německu aktivně zkoumá škálovatelné výrobní procesy a scénáře reálného nasazení pro DSSC.

Do budoucna se očekává, že vyhlídky pro DSSC budou formovány pokračujícími snahami o řešení klíčových výzev, včetně dlouhodobé provozní stability a vývoje ekologicky šetrných součástí. Evropská unie a další vládní instituce podporují výzkumné a demonstrační projekty zaměřené na komercializaci technologie DSSC, zvláště pro aplikace, kde jsou tradiční fotovoltaické systémy méně účinné. Jak roste globální poptávka po udržitelných a adaptabilních energetických řešeních, DSSC se chystají hrát stále důležitější roli při diverzifikaci krajiny solární energie.

Historický vývoj a klíčové milníky

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) se od svého vzniku významně vyvinuly, přičemž rok 2025 představuje více než tři desetiletí výzkumu a vývoje. Základní průlom nastal v roce 1991, kdy Michael Grätzel a Brian O’Regan představili první efektivní DSSC, často označovanou jako „Grätzelův článek.“ Tato inovace využívala mesoporózní oxid titaničitý (TiO₂) jako elektrodu senzibilizovanou rutheniovým barvivem, s účinností konverze kolem 7 %. Tento milník demonstroval proveditelnost nízkonákladových, flexibilních fotovoltaických zařízení a vyvolal globální zájem o výzkum.

Během 2000. a 2010. let došlo k postupnému zlepšování účinnosti a stability. Klíčové milníky zahrnovaly vývoj nových organických a bezkovových barviv, pokroky v pevných elektrolytech a zavedení alternativních redoxních mediatorů k nahrazení tradičního systému jodidu/trijodidu. Do počátku 2020. let dosáhly laboratorní DSSC účinnosti konverze energie překračující 14 % pod standardním osvětlením, přičemž byly hlášeny některé hodnoty přes 30 % účinnosti za nízkého osvětlení nebo v interiéru, což je činí atraktivními pro aplikace, jako je napájení zařízení Internetu věcí (IoT) a indoor senzorů.

V posledních letech hrálo několik organizací zásadní roli ve zlepšování technologie DSSC. École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), kde Grätzelova skupina zůstává lídrem, pokračuje ve vývoji efektivity a stability. National Renewable Energy Laboratory (NREL) v USA udržuje komplexní databázi záznamů o fotovoltaické účinnosti, včetně DSSC, a podporuje spolupráci v oblasti výzkumu. Oxford PV, odštěpný podnik z Oxfordské univerzity, přispěl k komercializaci perovskitově senzibilizovaných a hybridních solárních článků, které sdílejí s DSSC některé principy.

Období vedoucí k roku 2025 zažilo přechod DSSC z převážně akademického výzkumu k rané fázi komercializace. Společnosti jako GCell a Exeger uvedly na trh produkty založené na DSSC zaměřené na specifické trhy, včetně samočinně napájených elektronických zařízení a fotovoltaiky integrované do budov. Tyto snahy jsou podporovány mezinárodními spolupracemi a financováním od organizací, jako je Mezinárodní energetická agentura (IEA), která uznává DSSC jako slibnou technologii pro solární energii příští generace.

Do budoucna se očekává, že v následujících letech se zaměří na zvyšování výroby, zlepšení dlouhodobé provozní stability a snižování nákladů. Integrace nových materiálů—jako jsou kobaltové redoxní páry, pokročilá barviva a flexibilní substráty—bude pravděpodobně dál zajišťovat zlepšení výkonu. Jak se DSSC vyvíjejí, jejich jedinečné vlastnosti, včetně průhlednosti, možnosti ladění barev a vynikajícího výkonu při rozptýleném světle, je umisťují jako doplňkovou technologii k tradičním křemíkovým fotovoltaikům, zejména v nových aplikacích a městských prostředích.

Základní materiály a architektura buněk

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) i nadále získávají významný výzkumný a komerční zájem v roce 2025 díky jedinečné kombinaci nízkonákladových materiálů, flexibility a potenciálu integrace do různých povrchů. Základní architektura DSSC se skládá zpravidla z fotoanody vyrobené z mesoporózní vrstvy oxidu titaničitého (TiO₂), senzibilizujícího barviva, elektrolytu obsahujícího redoxního mediátora a proti-elektrody, která bývá potažena platinou nebo materiály na bázi uhlíku.

V posledních letech došlo k výraznému pokroku v každé z těchto klíčových komponent. Fotoanoda zůstává převážně na bázi TiO₂, ale výzkum se stále více zaměřuje na nanostrukturované morfologie a alternativní kovové oxidy, jako je oxid zinečnatý (ZnO) a oxid cínatý (SnO₂), aby se zlepšil transport elektronů a snížily ztráty při rekombinaci. Výběr barviva se rovněž vyvíjí: zatímco rutheniové komplexy byly dlouho standardem díky své stabilitě a širokému absorpčnímu spektru, organická barviva a senzibilizátory bez kovů získávají na popularitě díky své nižší ceně a ekologickým přínosům. V roce 2025 se aktivně zkoumají perovskitově senzibilizované a ko-senzibilizované systémy pro další rozšíření absorpčního spektra a zlepšení účinnosti.

Elektrolyt, tradičně jodid/trijodid (I^–/I₃^–) redoxní pár v kapalné formě, je oblastí inovací. Kapalné elektrolyty, i když efektivní, představují problémy související s úniky a dlouhodobou stabilitou. Výsledkem je, že se vyvíjejí quasi-pevné a pevné elektrolyty, včetně polymerových gelů a iontových kapalin, aby se zlepšila odolnost zařízení a umožnily praktické aplikace. Tyto pokroky jsou klíčové pro komercializaci DSSC, zejména pro fotovoltaiky integrované do budov (BIPV) a přenosnou elektroniku.

Na straně proti-elektrody zůstává platina benchmarkem pro katalytickou aktivitu, ale náklady a vzácnost vedou k výzkumu alternativ jako uhlíkové nanotrubice, grafen a sloučeniny přechodných kovů. Tyto materiály nabízejí slibný výkon a zlepšenou škálovatelnost, což je v souladu s cíli udržitelnosti solárního průmyslu.

Architektura DSSC je rovněž adaptována pro nové aplikace. Flexibilní substráty, tandemové návrhy buněk a poloprůhledné konfigurace jsou aktivně vyvíjeny, což umožňuje integraci do oken, fasád a nositelných zařízení. Organizace jako Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) jsou na špici těchto inovací, přičemž pokračující projekty se zaměřují na zlepšení efektivity a implementaci v reálném světě.

Do budoucna se očekává, že v následujících letech dojde k dalšímu optimalizování základních materiálů a architektury buněk, přičemž důraz bude kladen na stabilitu, škálovatelnost a vliv na životní prostředí. Konvergence vědy o materiálech, nanotechnologie a inženýrství zařízení má potenciál přiblížit DSSC k široké komerční adopci, zejména na specifických trzích, kde jejich jedinečné vlastnosti nabízejí jasné výhody.

Princip fungování: Jak DSSC převádí světlo na elektrickou energii

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) představují odlišnou třídu fotovoltaických zařízení, která napodobují přirozenou fotosyntézu k převodu slunečního světla na elektřinu. jejich princip fungování se zakládá na fotoelektrochemickém procesu, který zahrnuje několik klíčových komponent: substrát z transparentního vodivého oxidu (TCO), mesoporózní polovodič (typicky oxid titaničitý, TiO₂), senzibilizující barvivo, elektrolyt obsahující redoxního mediátora a proti-elektrodu. K roku 2025 probíhají výzkumné a vývojové snahy, které refinují každou z těchto komponent k zlepšení účinnosti, stability a škálovatelnosti.

Proces začíná, když fotony ze slunečního světla zasáhnou molekuly barviva adsorbované na povrchu vrstvy TiO₂. Barvivo, často na bázi ruthenia nebo, čím dál častěji, organické a perovskitové alternativy, absorbuje viditelné světlo a stává se fotoexcitovaným. Tato excitace způsobí, že elektron je vstříknut z excitačního stavu barviva do vodivého pásu polovodiče TiO₂. Elektron pak perkoluje skrze navzájem propojené nanočástice TiO₂ a je shromážděn na TCO anodě, obvykle vyrobené z skla potaženého fluorinem (FTO).

Mezitím je oxidovaná molekula barviva regenerována tím, že přijímá elektrony od redoxního mediátora v elektrolytu, obvykle skupiny jodid/trijodid (I^–/I₃^–). Redoxní mediátor je následně regenerován na proti-elektrodě, často potažené platinou nebo uhlíkovými materiály, čímž se dokončuje okruh. Tato sekvence absorpce světla, vstřikování elektronů, regenerace barviva a transportu náboje je základem fungování DSSC.

Nedávné pokroky, jak hlásí organizace jako Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), se zaměřily na zlepšení fotostability barviv, vývoj kobaltových a pevných elektrolytů k nahrazení volatilních kapalných systémů a inženýrství nových polovodičových nanostruktur pro vylepšení transportu elektronů. V roce 2023 dosáhli výzkumníci na EPFL certifikované účinnosti konverze energie přesahující 15 % pro DSSC pod standardním osvětlením, což je významný milník pro tuto technologii.

Do budoucna v roce 2025 a dále je výhled pro DSSC slibný, zvláště pro aplikace ve fotovoltaice integrované do budov (BIPV), v indoor sběru energie a v flexibilní elektronice. Jedinečná schopnost DSSC efektivně fungovat při rozptýleném světle a jejich laditelná barva a průhlednost je činí atraktivními pro aplikace nové generace solární energie. Pokračující spolupráce mezi akademickými institucemi a vůdčími firmami se očekává, že dále optimalizuje princip fungování a komerční životaschopnost DSSC v příštích letech.

Srovnání výkonu: DSSC vs. solární články na bázi křemíku

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) i nadále přitahují významný výzkumný a komerční zájem v roce 2025, zvláště jako potenciální alternativa k tradičním fotovoltaickým (PV) technologiím na bázi křemíku. Srovnání výkonu DSSC a solárních článků na bázi křemíku je formováno několika klíčovými parametry: účinnost konverze energie (PCE), stabilita, náklady a flexibilita aplikace.

Solární články na bázi křemíku, zejména moduly z krystalického křemíku (c-Si), zůstávají dominantní technologií na globálním PV trhu. K roku 2025 komerční moduly c-Si rutinně dosahují PCE v rozmezí 20–23 %, přičemž laboratorní záznamy překračují 26 % pro monokrystalické články. Tyto články se vyznačují vysokou odolností, s provozními životnostmi přes 25 let, a jsou podporovány vyspělou výrobní infrastrukturou. Mezinárodní energetická agentura (IEA) nadále hlásí, že fotovoltaika na bázi křemíku tvoří více než 90 % ročních solárních instalací po celém světě.

Naopak, DSSC obvykle vykazují nižší PCE. Nedávné pokroky v chemii senzibilizátorů, formulaci elektrolytu a inženýrství elektrod umožnily laboratorním DSSC dosáhnout účinnosti 14–15 % za standardních testovacích podmínek, jak hlásí přední výzkumné instituce a spolupracující projekty. Nicméně, komerční moduly DSSC obvykle pracují s účinností 7–11 %, v závislosti na konkrétním designu a aplikaci. Významně, DSSC si udržují relativně stabilní výkon pod rozptýleným světlem a při suboptimálních úhlech, což je činí atraktivními pro prostory s nízkým osvětlením a interiéry, kde křemíkové články nevykazují optimální výkon.

Stabilita a životnost zůstávají výzvami pro DSSC, zejména kvůli použití kapalných elektrolytů, které mohou být náchylné k únikům a degradaci. Pokračující výzkum v roce 2025 se zaměřuje na pevné a quasi-pevné elektrolyty, aby zlepšil provozní životnost, přičemž některé prototypy vykazují stabilní výkon po několik let urychleného testování. Helmholtzova asociace, důležitá německá výzkumná organizace, patří mezi ty, kteří vedou snahy o zlepšení odolnosti a škálovatelnosti DSSC.

Náklady jsou dalším diferenciátorem. DSSC mohou být vyráběny pomocí procesů při nízké teplotě a levných materiálů, což potenciálně snižuje časy návratnosti energie a umožňuje flexibilní, lehké a dokonce i poloprůhledné moduly. Tato univerzálnost otevírá nové trhy pro fotovoltaiku integrovanou do budov (BIPV), přenosnou elektroniku a zařízení IoT—sektory, kde rigidita a nepřehlednost křemíku představují omezující faktory.

Do budoucna je výhled pro DSSC v roce 2025 a dále zaměřen na rozšiřování do specializovaných trhů spíše než na přímou konkurenci s křemikovými PV ve velkovýrobě. Očekává se, že spolupráce mezi akademickými institucemi, průmyslem a organizacemi, jako je Mezinárodní energetická agentura, dále vylepší technologii DSSC, zaměřením na specializované aplikace, kde jejich specifické vlastnosti nabízejí jasné výhody.

Nedávné průlomy a zlepšení účinnosti

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) zažily výrazné pokroky v účinnosti a stabilitě k roku 2025, poháněné inovacemi ve vědě o materiálech a inženýrství zařízení. Tradičně byly DSSC ceněny pro svou nízkonákladovou výrobu, flexibilitu a schopnost pracovat při rozptýleném světle, avšak jejich komerční adopce byla omezena nižšími účinnostmi konverze energie v porovnání s křemíkovými fotovoltaikami. Nedávné průlomy však tento rozdíl zužují a rozšiřují aplikační potenciál DSSC.

Značného milníku bylo dosaženo vývojem nových organických a kovových komplexních barviv, která rozšiřují absorpční spektrum a zvyšují schopnost sběru světla. V roce 2024 výzkumné týmy hlásily DSSC zařízení překračující 15 % účinnosti konverze energie za standardního osvětlení, což je rekord pro tuto technologii. Tento pokrok je přičítán integraci ko-senzibilizačních strategií—používáním více barviv k zachycení širšího spektra slunečního světla— a inženýrství nových redoxních elektrolytů, které snižují ztráty při rekombinaci a zlepšují transport náboje.

Další oblastí rychlého pokroku je náhrada tradičních kapalných elektrolytů pevným nebo quasi-pevným alternativami. Tyto inovace řeší dlouhodobý problém úniků a volatility elektrolytů, výrazně zlepšují provozní stabilitu a životnost DSSC. Například použití elektrolytů na bázi iontové kapaliny a polymerových gelových matric umožnilo zařízením udržet více než 90 % jejich počáteční účinnosti po 1 000 hodinách nepřetržitého provozu při zvýšených teplotách, jak uvádí několik akademických a průmyslových laboratoří.

Škálovatelnost a univerzálnost DSSC byly rovněž zvýšeny pokroky ve výrobních technikách. V současnosti se používají metody tisku na roli a inkoustová depozice k výrobě velkých modulů DSSC se konzistentním výkonem, což otevírá cestu k integraci do fotovoltaiky integrované do budov (BIPV) a přenosné elektroniky. Společnosti jako Oxford PV a výzkumné instituce jako École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) jsou na čele těchto vývojů s pilotními projekty demonstrujícími panely DSSC ve skutečných architektonických prostředích.

Do budoucna je výhled pro DSSC v roce 2025 a dále optimistický. Pokračující výzkum se zaměřuje na další zvyšování účinnosti—potenciálně blízko 20 %—a zlepšení odolnosti, aby splnily požadavky komerčního nasazení. Jedinečné vlastnosti DSSC, jako jejich schopnost fungovat efektivně při nízkém osvětlení a uvnitř, je umisťují jako slibné řešení pro napájení zařízení Internetu věcí (IoT) a příští generace chytrých oken. Jak klesají náklady na materiály a zrají výrobní procesy, DSSC budou hrát stále důležitější roli v diverzifikované krajině technologií solární energie.

Hlavní průmysloví hráči a výzkumné instituce (např. ieee.org, nrel.gov)

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) i nadále přitahují významnou pozornost jak ze strany průmyslu, tak akademické sféry díky svému potenciálu pro nízkonákladové, flexibilní a poloprůhledné fotovoltaické aplikace. K roku 2025 je několik hlavních průmyslových hráčů a výzkumných institucí na čele pokroku v technologii DSSC, zaměřují se na zlepšení účinnosti, stability a škálovatelnosti.

Mezi vedoucími výzkumnými organizacemi zůstává Národní laboratoř obnovitelné energie (NREL) ve Spojených státech klíčovým přispěvatelem. Pokračující práce NREL zahrnuje vývoj nových materiálů pro barviva a formulací elektrolytů za účelem zvýšení dlouhodobé stability a účinnosti DSSC. Jejich výzkum také pokrývá integraci DSSC do fotovoltaiky integrované do budov (BIPV), s cílem využít jedinečné estetické a funkční vlastnosti technologie.

V Evropě continue to be a global pioneer. Grätzelova skupina, která je připisována vynálezu DSSC, se nyní zaměřuje na škálování výrobních metod a zkoumání nových tříd organických a perovskitových barviv. EPFL spolupracuje s několika průmyslovými partnery na překlenutí propasti mezi průlomovými pokroky reagujícími v laboratořích a komerčními produkty.

Na průmyslové straně je G24 Power ve Spojeném království významným výrobcem specializující se na moduly DSSC pro aplikace v interiéru a při nízkém osvětlení. Společnost nedávno oznámila partnerství s výrobci elektroniky za účelem integrace DSSC do bezdrátových senzorů a zařízení IoT, což vyplývá z toho, že technologie efektivně sklízí ambientní světlo.

V Asii se Toray Industries v Japonsku aktivně podílí na vývoji a komercializaci materiálů pro DSSC, přičemž se zaměřuje na pokročilé vodivé substráty a technologie opláštění za účelem zlepšení odolnosti zařízení. Toray spolupracuje s akademickými institucemi a dalšími průmyslovými hráči na urychlení přijetí DSSC v oblasti spotřební elektroniky a chytrých řešení pro budovy.

Do budoucna se očekává, že příští několik let přinese větší spolupráci mezi těmito hlavními hráči a výzkumnými institucemi, přičemž zaměření bude na překonání zbývajících výzev, jako jsou dlouhodobá provozní stabilita a výroba ve velkém měřítku. Účast mezinárodních standardizačních orgánů, jako je IEEE, se také očekává, že se přispěje k ustavení výkonnostních standardů a usnadní širší přijetí technologie DSSC na globálním trhu fotovoltaiky.

Trendy na trhu a veřejný zájem: Předpovědi růstu pro léta 2024–2030

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) získávají novou pozornost na globálním trhu fotovoltaiky, protože roste poptávka po flexibilních, lehkých a poloprůhledných solárních řešeních. K roku 2025 zůstávají DSSC technologií ve výklenku ve srovnání s tradičními křemíkovými fotovoltaikami, ale několik tržních trendů a ukazatelů veřejného zájmu naznačuje období zrychleného růstu a diversifikace až do roku 2030.

Klíčovým hnacím faktorem je jedinečná přizpůsobivost DSSC pro integraci do fotovoltaiky integrované do budov (BIPV), nositelné elektroniky a indoor sběru energie. Na rozdíl od tradičních křemíkových článků mohou DSSC efektivně fungovat při rozptýleném světle a v různých barvách a průhlednosti, což je činí atraktivními pro architektonické a spotřebitelské aplikace. Tato univerzálnost se odráží v nedávných spolupracích mezi výzkumnými institucemi a průmyslem, jako je pokračující práce École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), předního centra pro inovace DSSC, a komerčními partnery zaměřenými na zvýšení výroby a nasazení.

V roce 2025 několik společností pokročilo v pilotních projektech a maloměřítkových výrobních linkách pro moduly DSSC. Například G24 Power ve Velké Británii pokračuje v komercializaci produktů na bázi DSSC pro indoor zařízení IoT, zatímco 3GSolar v Izraeli se zaměřuje na napájení bezdrátových senzorů a chytrých etiket. Tyto snahy jsou podporovány rostoucím ekosystémem dodavatelů materiálů a integrátorů zařízení, zejména v Evropě a Asii, kde jsou regulatorní incentivy pro zelené stavební technologie silné.

Veřejný zájem o udržitelné a esteticky příjemné solární řešení také podporuje poptávku. Schopnost DSSC být přizpůsobeny v barvě a průhlednosti je v souladu s trendy v zelené architektuře a spotřební elektronice. Podle údajů z Mezinárodní energetické agentury (IEA) se očekává, že globální podíl BIPV a specializovaných fotovoltaik bude stabilně růst až do roku 2030, přičemž DSSC přispějí malým, ale rostoucím podílem v tomto segmentu.

Do budoucna je výhled pro DSSC opatrně optimistický. Přestože zlepšení účinnosti a snižování nákladů zůstávají nezbytné pro velkoobjemovou adopci, pokračující výzkum—například vývoj nových stabilních barviv a pevných elektrolytů—naznačuje, že DSSC by mohly dosáhnout širšího pronikání na trhu v příštích pěti letech. Jedinečné vlastnosti technologie ji umisťují jako doplněk, spíše než konkurenci, tradičním fotovoltaikám, zvláště v aplikacích, kde se kladou důraz na flexibilitu, estetiku a výkon při slabém osvětlení.

Růst na trzích BIPV a IoT se očekává k urychlení přijetí DSSC.
Spolupráce mezi výzkumnými institucemi a průmyslem urychlují komercializaci.
Veřejný zájem o udržitelné a designově přívětivé solární řešení podporuje expanze na trhu.
Zlepšení účinnosti a stability jsou klíčová k odemknutí dalšího růstu do roku 2030.

Výzvy: Stabilita, škálovatelnost a komercializace

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) jsou dlouhodobě uznávány pro svůj potenciál nabízet nízkonákladová, flexibilní a poloprůhledná fotovoltaická řešení. Nicméně, k roku 2025 několik kritických výzev stále brání jejich široké adopci, zejména v oblastech stability, škálovatelnosti a komercializace.

Stabilita zůstává primární obavou pro DSSC. Tradiční používání kapalných elektrolytů, často na bázi volatilních organických rozpouštědel, vede k problémům, jako je únik, odpařování a degradace při dlouhodobém vystavení světlu a teplu. Tyto faktory značně omezují provozní životnost DSSC ve srovnání se zavedenými křemíkovými fotovoltaikami. Nedávný výzkum se zaměřil na vývoj pevných a quasi-pevných elektrolytů, stejně jako odolnějších organických a anorganických barviv, za účelem zlepšení odolnosti zařízení. Například Helmholtzova asociace a další přední výzkumné organizace aktivně zkoumají nové materiály a techniky opláštění, aby se vypořádaly s těmito problémy stability.

Škálovatelnost je dalším hlavním problémem. Zatímco DSSC mohou být vyráběny pomocí procesů při nízké teplotě a tištěny na flexibilních substrátech, přechod od laboratorních prototypů k modulům velkých rozměrů přináší nové složitosti. Rovnoměrné naložení barviva, konzistentní depozice elektrod a spolehlivé utěsnění jsou při výrobě složitější. Kromě toho použití vzácných nebo drahých materiálů, jako jsou rutheniová barviva a platinové proti-elektrody, může zvyšovat náklady a omezovat proveditelnost hromadné výroby. Úsilí o nahrazení těchto komponentů dostupnými alternativami pokračuje, přičemž organizace jako École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), která je domovem průkopnického výzkumu DSSC, vede cestu v rámci vývoje škálovatelných výrobních technik a alternativních materiálů.

Komerциалizace DSSC dosáhla postupného pokroku, zejména na specifických trzích, jako je fotovoltaika integrovaná do budov (BIPV) a indoor sběr energie, kde jejich jedinečné vlastnosti (např. transparentnost, laditelnost barev, výkon při rozptýleném světle) nabízejí jasné výhody. Přesto je celkový podíl trhu DSSC stále malý ve srovnání se solárními technologiemi na bázi křemíku a nově se objevujícími perovskitovými technologiemi. Společnosti jako G24 Power a Exeger patří mezi ty, které aktivně komercializují produkty na bázi DSSC, zaměřujíce se na aplikace, jako jsou zařízení IoT a přenosná elektronika. V následujících letech se očekává další pokrok ve stabilitě zařízení a výrobě, avšak významné průlomy budou vyžadovány k tomu, aby DSSC mohly konkurovat na trhu solární energie.

Do budoucna se očekává, že výhled pro DSSC v roce 2025 a dále bude záviset na pokračující inovaci v oblasti vědy o materiálech, inženýrství zařízení a škálovatelných výrobních metodách. Spolupracující úsilí mezi akademickými institucemi, výzkumnými organizacemi a průmyslem bude klíčové k překonání přetrvávajících problémů stability, škálovatelnosti a komercializace a k odemknutí plného potenciálu technologie barvami sensibilizovaných solárních článků.

Budoucí výhled: Inovace, aplikace a dopad na udržitelnost

Barvami sensibilizované solární články (DSSCs) jsou připraveny na významné pokroky v roce 2025 a následujících letech, poháněné pokračujícím výzkumem v oblastech vědy o materiálech, inženýrství zařízeních a udržitelnosti. DSSC, poprvé představené na počátku 90. let, jsou dlouhodobě uznávány pro svůj potenciál dodávat nízkonákladové, flexibilní a poloprůhledné fotovoltaické řešení. Nedávné roky přinesly boom inovací, zaměřujících se na zlepšení účinnosti, stability a škálovatelnosti, aby splnily požadavky nových energetických trhů a cílů udržitelnosti.

Klíčovou oblastí inovace je vývoj nových barviv pro senzibilizaci a redoxních elektrolytů. Výzkumníci stále více využívají organická barviva bez kovů a materiály běžně k zajištění nižších nákladů a menšího dopadu na životní prostředí. V roce 2025 se očekává, že několik akademických a průmyslových laboratoří uvede na trh zařízení DSSC s účinností konverze energie (PCE) převyšující 15 % pod standardním osvětlením, čímž by se zúžil rozdíl oproti tradičním křemíkovým fotovoltaikám. Zvláště Helmholtzova asociace a École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) jsou na čele těchto vývojů s kontinuitou projektů zaměřených na zvyšování účinnosti i dlouhodobé provozní stability.

Komerční úsilí se také zrychluje. Společnosti jako G24 Power a Dyesol (nyní Greatcell Solar) zvyšují výrobu modulů DSSC pro specifické aplikace, včetně indooru sběru energie pro zařízení Internetu věcí (IoT), fotovoltaiky integrované do budov (BIPV) a přenosné elektroniky. Jedinečná schopnost DSSC generovat elektřinu při rozptýleném světle a v širokém spektru barev a průhledností je činí zvlášť atraktivními pro integraci do oken, fasád a spotřebitelských produktů.

Udržitelnost zůstává v centru výzkumu DSSC. Použití netoxických, recyklovatelných materiálů a procesů výrobní energie dodává kontext širšímu úsilí o zelenější energetické technologie. Hodnocení životního cyklu prováděná organizacemi jako Mezinárodní energetická agentura (IEA) naznačují, že DSSC by mohly mít nižší ekologickou stopu ve srovnání s tradičními křemíkovými solárními články, zejména s novými materiály a strategiemi recyklace.

Do budoucna je pravděpodobné, že se DSSC přenesou z laboratorních prototypů do širokého komerčního nasazení na specializovaných trzích. Pokračující spolupráce mezi výzkumnými institucemi, průmyslem a mezinárodními orgány bude klíčová pro přepracování zbývajících výzev týkajících se odolnosti, výroby ve velkém měřítku a snižování nákladů. Jak roste globální poptávka po udržitelných a variabilních solárních technologiích, jsou DSSC dobře umístěny k tomu, aby hrály významnou roli v rychle se měnícím zemědělském sektoru obnovitelné energie.