Tradičné solárne články sú založené na polovodičovej zlúčenine kremíka.
Tie majú teoretickú maximálnu účinnosť 29% pri premene slnečného svetla na elektrickú energiu. Avšak začlenením druhej perovskitovej vrstvy na základnú kremíkovú vrstvu majú solárne články potenciál túto hranicu účinnosti v blízkej budúcnosti prekročiť. Perovskit je trieda zlúčenín, ktoré majú rovnakú kryštálovú štruktúru ako minerál oxid titaničitý vápenatý. Tento vysoko flexibilný materiál sa používa v rôznych aplikáciách vrátane ultrazvukových prístrojov, pamäťových čipov a solárnych článkov na výrobu energie. Nedávne štúdie naznačujú, že perovskit by mohol byť „tajnou omáčkou“, ktorá posunie priemysel solárnych článkov na novú úroveň účinnosti výroby energie. Súčasná technológia solárnych článkov sa rýchlo približuje k maximálnej úrovni účinnosti, ale stále nedosahuje úroveň potrebnú na to, aby sa solárna energia stala významným faktorom zmierňujúcim globálne otepľovanie.
Vedci tvrdia, že účinnosť musí prekročiť 30% a miera inštalácie nových solárnych panelov sa musí zvýšiť desaťnásobne v porovnaní so súčasnou úrovňou. Pridaním ďalšej vrstvy perovskitu na kremíkovú bázu, ktorá má polovodičové vlastnosti, sa môže zvýšiť množstvo energie zachytenej zo slnečného svetla. Kremíková vrstva zachytáva elektróny z červeného svetla, zatiaľ čo perovskitová vrstva zachytáva modré svetlo. Zlepšená schopnosť absorpcie energie povedie k zníženiu celkovej ceny solárnej energie, čo umožní rýchlejšie zavádzanie a používanie solárnych panelov. Vedci strávili roky vývojom účinnej technológie kremíkovo-perovskitových solárnych článkov a zdá sa, že rok 2023 bude znamenať významný míľnik v tejto oblasti. Nedávne pokroky vo výskume úspešne posunuli účinnosť kremíkovo-perovskitových tandemových článkov nad 30%.
Tempo pokroku je také rýchle, že táto technológia čoskoro preukáže svoje rozšírené možnosti v komerčne dostupných výrobkoch. Stefaan De Wolf, profesor materiálovej vedy a inžinierstva na Univerzite vedy a techniky kráľa Abdulláha v Saudskej Arábii, sa domnieva, že rok 2023 prinesie významný pokrok. De Wolfov tím už dosiahol úroveň účinnosti 33,7% v kremíkovo-perovskitovom solárnom článku, ale ich práca ešte musí byť publikovaná vo vedeckých časopisoch. Iná skupina pod vedením Steva Albrechta z Helmholtzovho centra pre materiály a energiu v Berlíne v Nemecku nedávno uverejnila štúdiu o tandemovom kremíkovo-perovskitovom článku, ktorý môže dosiahnuť účinnosť premeny energie až 32,5%. Tretia skupina pod vedením Xin Yu Chin z Federálneho technologického inštitútu v Lausanne vo Švajčiarsku preukázala účinnosť na úrovni 31,25%, pričom tandemové články majú „potenciál vysokej účinnosti aj nízkych výrobných nákladov“.
Podľa De Wolfa prekročenie 30% energetickej hranice vzbudzuje dôveru, že „na trh možno uviesť vysoko výkonné a lacné fotovoltaické články“. Kapacita solárnej energie dosiahla v roku 2022 1,2 terawattov (TW) a do roku 2050 sa musí zvýšiť na minimálne 75 TW, aby sa zmiernili najkatastrofickejšie scenáre vyplývajúce z globálneho otepľovania a skleníkových plynov. Komerčný priemysel aktívne pracuje na zvyšovaní účinnosti solárnych článkov. Najväčší čínsky výrobca (LONGi) už v laboratóriu dosiahol účinnosť 33,5%. Ďalším krokom je zväčšenie veľkosti účinných tandemových článkov s kremíkom a perovskitom z experimentálnych podmienok (štvorce s veľkosťou 1 cm) na komerčnú úroveň (štvorce s veľkosťou 15 cm). De Wolf vyjadruje presvedčenie, že tento cieľ dosiahneme skôr ako neskôr.
