Гибкие солнечные элементы из перовскита послужат основой для «энергетического интернета»

Ученые прогнозируют, что с помощью перовскитных солнечных технологий мы способны перестроить нашу энергетическую систему.

Раньше прогресс в развитии солнечных технологий шел неспешными темпами. Первые кремниевые солнечные панели, ставшие основой фотоэлектрических технологий, были собраны еще в начале 1950-х годов, и тогда они могли конвертировать в электричество только 6% солнечного света. Спустя 30 лет производительность солнечных панелей увеличилась до 20%, в следующие три десятилетия – примерно еще на 5%.

Солнечные элементы из перовскита

Когда новый материал, появившийся в 2010 году, за восемь лет увеличил производительность с 3.8% до 22.7%, это вышло за рамки научных исследований и привлекло большой интерес рынка.

Речь идет о перовските – природном минерале, в обилии присутствующем в земной коре. Перовскитные фотоэлектрические ячейки можно создавать с включением разных материалов с подходящей кристаллической структурой, которая обеспечивает их полупроводниковые свойства. Иногда их называют гибридными перовскитовыми элементами, потому что они обладают лучшими характеристиками различных фотоэлектрических элементов.

В традиционной технологии кремний плавится в высокотемпературной печи, нарезается идеально ровными пластинами и спаивается в фотоэлектрические панели. Перовскит же можно наносить как чернила, то есть на его производство уходит намного меньше энергии.

Перовскит мягче кремния и его можно наносить на гибкие пленки, которые, в свою очередь, можно крепить на поверхность электронных приборов, машин и даже на одежду. В теории максимальная производительность перовскита может достигать 33%, и с нынешними темпами развития технологии такого результата можно добиться в течение ближайших десяти лет.

Главной проблемой в использовании перовскита в солнечной энергетике является нестабильность – его кристаллическая структура легко разрушается, особенно под действием кислорода и влаги. В первых опытах жизненный цикл перовскита измерялся часами, но за прошедшие годы ее удалось увеличить до шести недель. Очевидным направлением улучшения технологии является защита материала от воздействия воздуха.

Дополнительный барьер на пути распространения перовскитов может носить экономический характер. Рынок солнечных батарей настраивался на использование кремниевых фотоэлектрическим систем, и отладка его механизмов работы и доходности длилась уже более 30 лет. Прямая конкуренция с традиционными солнечными панелями также может не принести ожидаемых результатов.

В тоже время, многообещающим может стать применение перовскита в сочетании с другими солнечными элементами, путем создания многослойных ячеек. В таких устройствах каждый слой отвечает за преобразование в электричество света определенной волны. Так называемые «тандемные» солнечные элементы уже показали эффективность выше 40% – вдвое больше, чем у традиционных солнечных панелей, которые доступны сегодня на рынке.

Ученые полагают, что перовскит – одна из немногих технологий, способных перестроить нашу энергетическую систему с нуля. В настоящее время доля солнечной энергии составляет всего около 2 процентов в глобальной энергетической выработке. Чтобы значительно увеличить ее использование потребуется огромные количество дешевых солнечных батарей и множество новых, помимо традиционных СЭС, мест для их размещения. С технологией, такой как перовскит, наши здания, дороги и транспортные средства могут собирать значительную часть этой солнечной энергии.

По мнению исследователей, в будущем человечеству придется отказаться от привычной энергетической инфраструктуры с ее крупными производителями и централизованными сетями. На смену ей может прийти так называемый «энергетический интернет» – демократизированная, децентрализованная электрическая система, в которой каждый сможет независимо производить, использовать и торговать возобновляемой энергией. И такие примеры уже есть. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet