Napredek v tehnologiji sončnih panelov

Boj proti podnebnim spremembam morda postaja vse hitrejši, a zdi se, da silicijeve sončne celice zelene energije dosegajo svoje meje.Najbolj neposreden način za pretvorbo je trenutno s sončnimi kolektorji, vendar obstajajo tudi drugi razlogi, zakaj so veliko upanje za obnovljivo energijo.

Njihova ključna sestavina, silicij, je za kisikom druga najbolj razširjena snov na Zemlji.Ker je mogoče plošče postaviti tam, kjer je potrebna električna energija – na domovih, tovarnah, poslovnih zgradbah, ladjah, cestnih vozilih – je manj potrebe po prenosu energije po pokrajinah;in množična proizvodnja pomeni, da so sončne celice zdaj tako poceni, da postaja ekonomičnost njihove uporabe nesporna.

Glede na poročilo Mednarodne agencije za energijo o energetskih obetih za leto 2020 sončne celice na nekaterih lokacijah proizvajajo najcenejšo komercialno električno energijo v zgodovini.

Tudi tisti tradicionalni hroščev medved "kaj pa, ko je temno ali oblačno?"postaja vse manj problematična zaradi transformativnega napredka v tehnologiji shranjevanja.

Premik čez meje sonca

Če pričakujete »ampak«, je tukaj: toda silicijevi sončni kolektorji dosegajo praktične meje svoje učinkovitosti zaradi nekaterih precej neprijetnih zakonov fizike.Komercialne silicijeve sončne celice so zdaj učinkovite le okoli 20 odstotkov (čeprav do 28 odstotkov v laboratorijskih okoljih. Njihova praktična meja je 30 odstotkov, kar pomeni, da lahko kadar koli pretvorijo le približno tretjino prejete energije sonca v električno energijo).

Kljub temu bo sončna plošča v svoji življenjski dobi proizvedla večkrat več energije brez emisij, kot je bila uporabljena pri njeni izdelavi.

sončna celica iz silicija/perovskita

wd

Perovskit: prihodnost obnovljivih virov energije

Tako kot silicij je ta kristalna snov fotoaktivna, kar pomeni, da se elektroni v njeni strukturi, ko jo udari svetloba, dovolj vznemirijo, da se odcepijo od svojih atomov (ta osvoboditev elektronov je osnova vse proizvodnje električne energije, od baterij do jedrskih elektrarn). .Glede na to, da deluje elektrika, konga linija elektronov, ko se ohlapni elektroni iz silicija ali perovskita usmerijo v žico, nastane elektrika.

Perovskit je preprosta mešanica solnih raztopin, ki jo segrejemo na med 100 in 200 stopinj, da se ugotovijo njene fotoaktivne lastnosti.

Tako kot črnilo ga je mogoče natisniti na površine in je upogljiv tako, kot trdi silicij ni.Ker se uporablja pri debelini do 500-krat manj kot silicij, je tudi super lahek in je lahko polprozoren.To pomeni, da ga lahko nanesete na vse vrste površin, kot so telefoni in okna.Pravo navdušenje pa je okoli potenciala proizvodnje energije perovskita.

Premagovanje največjega izziva perovskita – propadanja

Prve naprave iz perovskita leta 2009 so v električno energijo pretvorile le 3,8 odstotka sončne svetlobe.Do leta 2020 je bila učinkovitost 25,5 odstotka, blizu laboratorijskega rekorda silicija 27,6 odstotka.Obstaja občutek, da bi lahko njegova učinkovitost kmalu dosegla 30 odstotkov.

Če pričakujete 'ampak' o perovskitu, no, obstaja nekaj.Sestavni del kristalne mreže perovskita je svinec.Količina je majhna, vendar potencialna strupenost svinca pomeni, da je treba upoštevati.Prava težava je, da se nezaščiten perovskit zlahka razgradi zaradi toplote, vlage in vlage, za razliko od silikonskih plošč, ki se rutinsko prodajajo s 25-letno garancijo.

Silicij se bolje spopada z nizkoenergijskimi svetlobnimi valovi, perovskit pa dobro deluje z vidno svetlobo višje energije.Perovskit lahko tudi nastavite tako, da absorbira različne valovne dolžine svetlobe – rdeče, zelene, modre.S skrbnim poravnavanjem silicija in perovskita to pomeni, da bo vsaka celica več svetlobnega spektra spremenila v energijo.

Številke so impresivne: ena plast je lahko 33-odstotna;zložite dve celici, je 45 odstotkov;tri plasti bi dale 51-odstotno učinkovitost.Tovrstne številke, če bi jih bilo mogoče komercialno realizirati, bi revolucionirali obnovljivo energijo.


Čas objave: 12. avgust 2021