Боротьба зі зміною клімату, можливо, набирає обертів, але, схоже, кремнієві сонячні батареї зеленої енергії досягають своїх меж.Найпряміший спосіб перетворення на даний момент - це сонячні панелі, але є й інші причини, чому вони є великою надією на відновлювану енергію.
Їх ключовий компонент, кремній, є другою за поширеністю речовиною на Землі після кисню.Оскільки панелі можна встановлювати там, де потрібна електроенергія – на будинках, фабриках, комерційних будівлях, кораблях, дорожніх транспортних засобах – менше потреби в передачі електроенергії через ландшафт;а масове виробництво означає, що сонячні панелі зараз настільки дешеві, що економічність їх використання стає безперечною.
Згідно зі звітом Міжнародного енергетичного агентства про енергетичні перспективи на 2020 рік, сонячні панелі в деяких місцях виробляють найдешевшу комерційну електроенергію в історії.
Навіть той традиційний ведмідь-клоп «а коли темно чи хмарно?»стає менш проблематичним завдяки трансформаційним досягненням у технології зберігання.
Виходячи за межі сонячного
Якщо ви очікуєте «але», ось воно: але кремнієві сонячні панелі досягають практичної межі своєї ефективності через деякі досить незручні закони фізики.Комерційні кремнієві сонячні батареї зараз мають лише близько 20 відсотків ефективності (хоча до 28 відсотків у лабораторних умовах. Їх практична межа становить 30 відсотків, що означає, що вони коли-небудь можуть перетворювати лише приблизно третину отриманої сонячної енергії в електроенергію).
Тим не менш, сонячна панель вироблятиме в рази більше енергії без викидів протягом свого терміну служби, ніж була використана при її виготовленні.
кремнієвий/перовскітний сонячний елемент
Перовскіт: майбутнє відновлюваних джерел енергії
Як і кремній, ця кристалічна речовина є фотоактивною, а це означає, що коли на неї потрапляє світло, електрони в її структурі збуджуються настільки, щоб відірватися від своїх атомів (це звільнення електронів є основою всього виробництва електроенергії, від батарей до атомних електростанцій). .Враховуючи, що діє електрика, конга-лінія електронів, коли вільні електрони з кремнію або перовскіту направляються в дріт, в результаті виникає електрика.
Перовскіт являє собою просту суміш розчинів солей, яку нагрівають до температури від 100 до 200 градусів для встановлення її фотоактивних властивостей.
Як і чорнило, його можна друкувати на поверхнях, і його можна згинати так, як жорсткий кремній.Оскільки його товщина в 500 разів менша, ніж у кремнію, він також дуже легкий і може бути напівпрозорим.Це означає, що його можна наносити на всі види поверхонь, наприклад на телефони та вікна.Справжнє хвилювання пов’язане з потенціалом виробництва енергії перовскіту.
Подолання найбільшої проблеми перовскіту – зношування
Перші пристрої з перовскіту в 2009 році перетворили лише 3,8 відсотка сонячного світла в електроенергію.До 2020 року ефективність становила 25,5 відсотка, близько до лабораторного рекорду кремнію в 27,6 відсотка.Є відчуття, що скоро його ефективність може досягти 30 відсотків.
Якщо ви очікуєте «але» щодо перовскіту, то є пара.Складовою кристалічної решітки перовскіту є свинець.Кількість невелика, але потенційна токсичність свинцю означає, що це слід враховувати.Справжня проблема полягає в тому, що незахищений перовскіт легко руйнується від тепла, вологи та вологості, на відміну від силіконових панелей, які зазвичай продаються з 25-річною гарантією.
Силіцій краще справляється зі світловими хвилями низької енергії, а перовскіт добре працює з видимим світлом більш високої енергії.Перовскіт також можна налаштувати на поглинання світла різної довжини – червоного, зеленого, синього.При ретельному вирівнюванні кремнію та перовскіту це означає, що кожна клітинка перетворюватиме більшу частину світлового спектру в енергію.
Цифри вражають: один шар може бути ефективним на 33 відсотки;складіть дві клітинки, це 45 відсотків;три шари дали б 51 відсоток ефективності.Такі цифри, якщо їх можна реалізувати в комерційних цілях, революціонізують відновлювані джерела енергії.
Час розміщення: 12.08.2021