Postępy w technologii paneli słonecznych

Walka ze zmianami klimatycznymi może nabierać tempa, ale wydaje się, że krzemowe ogniwa słoneczne o zielonej energii osiągają swoje granice.Najbardziej bezpośrednim sposobem dokonania konwersji w tej chwili są panele słoneczne, ale są też inne powody, dla których są one wielką nadzieją dla energii odnawialnej.

Ich kluczowy składnik, krzem, jest drugą po tlenie najpowszechniej występującą substancją na Ziemi.Ponieważ panele można umieszczać tam, gdzie potrzebna jest energia – na domach, fabrykach, budynkach komercyjnych, statkach, pojazdach drogowych – zmniejsza się potrzeba przesyłania energii przez krajobrazy;a masowa produkcja oznacza, że ​​panele słoneczne są teraz tak tanie, że ekonomia ich użytkowania staje się niepodważalna.

Według raportu prognozy energetycznej Międzynarodowej Agencji Energetycznej na rok 2020 panele słoneczne w niektórych lokalizacjach wytwarzają najtańszą komercyjną energię elektryczną w historii.

Nawet ten tradycyjny niedźwiedź-robak „a co, kiedy jest ciemno lub pochmurno?”staje się mniej problematyczny dzięki przełomowym postępom w technologii przechowywania.

Wykraczając poza granice energii słonecznej

Jeśli oczekujesz „ale”, oto ono: ale krzemowe panele słoneczne osiągają praktyczne granice swojej wydajności z powodu pewnych dość niewygodnych praw fizyki.Komercyjne krzemowe ogniwa słoneczne mają obecnie tylko około 20 procent wydajności (chociaż do 28 procent w środowiskach laboratoryjnych. Ich praktyczny limit wynosi 30 procent, co oznacza, że ​​mogą zamienić tylko około jednej trzeciej energii słonecznej na energię elektryczną).

Mimo to panel słoneczny będzie wytwarzał wielokrotnie więcej bezemisyjnej energii w trakcie swojego życia, niż został użyty do jego produkcji.

krzemowe/perowskitowe ogniwo słoneczne

wd

Perowskit: przyszłość OZE

Podobnie jak krzem, ta krystaliczna substancja jest fotoaktywna, co oznacza, że ​​gdy uderzy w nią światło, elektrony w jej strukturze zostają pobudzone na tyle, aby oderwać się od ich atomów (to uwolnienie elektronów jest podstawą całego wytwarzania elektryczności, od baterii po elektrownie jądrowe). .Biorąc pod uwagę, że elektryczność jest w efekcie konga elektronów, kiedy luźne elektrony z krzemu lub perowskitu są kierowane do drutu, wynikiem jest elektryczność.

Perowskit to prosta mieszanina roztworów soli, która jest podgrzewana do temperatury od 100 do 200 stopni, aby ustalić jej właściwości fotoaktywne.

Podobnie jak atrament, można go drukować na powierzchniach i można go zginać w sposób, w jaki sztywny silikon nie jest.Używany w grubości do 500 razy mniejszej niż silikon, jest również super lekki i może być półprzezroczysty.Oznacza to, że można go nakładać na wszelkiego rodzaju powierzchnie, takie jak telefony i okna.Prawdziwe podekscytowanie dotyczy jednak potencjału produkcji energii w perowskicie.

Pokonanie największego wyzwania perowskitu – pogorszenia

Pierwsze urządzenia perowskitowe w 2009 roku przekształciły zaledwie 3,8% światła słonecznego w energię elektryczną.Do 2020 r. wydajność wyniosła 25,5%, co jest zbliżone do rekordu laboratoryjnego krzemu wynoszącego 27,6%.Istnieje poczucie, że jego sprawność może wkrótce osiągnąć 30 proc.

Jeśli spodziewasz się „ale” w sprawie perowskitu, cóż, jest kilka.Składnikiem sieci krystalicznej perowskitu jest ołów.Ilość jest niewielka, ale potencjalna toksyczność ołowiu oznacza, że ​​należy ją wziąć pod uwagę.Prawdziwym problemem jest to, że niezabezpieczony perowskit łatwo ulega degradacji pod wpływem ciepła, wilgoci i wilgoci, w przeciwieństwie do paneli silikonowych, które są rutynowo sprzedawane z 25-letnią gwarancją.

Krzem lepiej radzi sobie z niskoenergetycznymi falami świetlnymi, a perowskit dobrze sprawdza się w świetle widzialnym o wyższej energii.Perowskit można również dostroić do pochłaniania różnych długości fal światła – czerwonego, zielonego, niebieskiego.Dzięki starannemu dopasowaniu krzemu i perowskitu oznacza to, że każda komórka zamieni więcej widma światła w energię.

Liczby są imponujące: pojedyncza warstwa może mieć 33 procent wydajności;ułóż dwie komórki, to 45 procent;trzy warstwy dałyby 51 procent wydajności.Tego rodzaju liczby, jeśli można je zrealizować komercyjnie, zrewolucjonizowałyby energię odnawialną.


Czas publikacji: 12 sierpnia-2021