A napelemes technológia fejlődése

Az éghajlatváltozás elleni küzdelem talán felgyorsul, de úgy tűnik, a zöld energiájú szilícium napelemek elérik határaikat.Az átalakítás legközvetlenebb módja jelenleg a napelemek használata, de vannak más okok is, amelyek miatt ezek jelentik a megújuló energia nagy reménységét.

Kulcskomponensük, a szilícium az oxigén után a második legnagyobb mennyiségben előforduló anyag a Földön.Mivel a paneleket ott lehet elhelyezni, ahol az áramra van szükség – otthonokban, gyárakban, kereskedelmi épületekben, hajókon, közúti járműveken –, így kevesebb az energia átvitele a tájakon;A tömeggyártás pedig azt jelenti, hogy a napelemek ma már olyan olcsók, hogy használatuk gazdaságossága vitathatatlan.

A Nemzetközi Energia Ügynökség 2020-as energiaügyi kilátásairól szóló jelentése szerint egyes helyeken a napelemek a történelem legolcsóbb kereskedelmi villamos energiáját állítják elő.

Még az a hagyományos poloska-medve is „mi van, ha sötét van vagy felhős?”A tárolási technológia átalakuló fejlődésének köszönhetően egyre kevésbé problematikus.

Túllépés a napenergia határain

Ha egy „de”-re számít, itt van: de a szilícium napelemek a fizika néhány meglehetősen kényelmetlen törvénye miatt elérik hatékonyságuk gyakorlati határait.A kereskedelmi forgalomban kapható szilícium napelemek már csak körülbelül 20 százalékos hatásfokkal rendelkeznek (bár laboratóriumi környezetben ez akár 28 százalék is. Gyakorlati határuk 30 százalék, ami azt jelenti, hogy a Nap által kapott energiának csak körülbelül egyharmadát tudják elektromos árammá alakítani).

Ennek ellenére egy napelem sokszor több károsanyag-kibocsátásmentes energiát termel élettartama során, mint amennyit a gyártás során felhasználtak.

szilícium/perovszkit napelem

wd

Perovskit: a megújulók jövője

A szilíciumhoz hasonlóan ez a kristályos anyag is fotoaktív, ami azt jelenti, hogy amikor fény éri, a szerkezetében lévő elektronok eléggé izgalomba jönnek, hogy elszakadjanak atomjaiktól (ez az elektronok felszabadulása az alapja az összes villamosenergia-termelésnek, az akkumulátoroktól az atomerőművekig) .Tekintettel arra, hogy elektromosság van érvényben, konga elektronsor, amikor a szilíciumból vagy perovszkitból származó laza elektronokat vezetékbe vezetik, elektromosság az eredmény.

A perovszkit sóoldatok egyszerű keveréke, amelyet 100 és 200 fok közötti hőmérsékletre melegítenek, hogy megállapítsák fotoaktív tulajdonságait.

A tintához hasonlóan felületekre nyomtatható, és olyan módon hajlítható, mint a merev szilícium.A szilíciumnál 500-szor kisebb vastagságban használva szuperkönnyű és félig átlátszó is lehet.Ez azt jelenti, hogy mindenféle felületre felvihető, például telefonokon és ablakokon.Az igazi izgalom azonban a perovszkit energiatermelési potenciálja körül van.

A perovszkit legnagyobb kihívásának – a romlásnak – leküzdése

Az első perovszkit eszközök 2009-ben a napfény mindössze 3,8 százalékát alakították át elektromos árammá.2020-ra a hatékonyság 25,5 százalék volt, ami közel áll a szilícium 27,6 százalékos laboratóriumi rekordjához.Érezhető, hogy hatékonysága hamarosan elérheti a 30 százalékot.

Ha egy "de"-et vársz a perovszkittal kapcsolatban, akkor van egy pár.A perovszkit kristályrács egyik összetevője az ólom.A mennyiség kicsi, de az ólom lehetséges toxicitása azt jelenti, hogy megfontolandó.Az igazi probléma az, hogy a nem védett perovszkit hő, nedvesség és pára hatására könnyen lebomlik, ellentétben a szilícium panelekkel, amelyeket 25 év garanciával árulnak.

A szilícium jobban megbirkózik az alacsony energiájú fényhullámokkal, és a perovszkit jól működik a nagyobb energiájú látható fénnyel.A perovskit úgy is hangolható, hogy elnyelje a különböző hullámhosszú fényt – vörös, zöld, kék.A szilícium és a perovszkit gondos összehangolásával ez azt jelenti, hogy minden cella a fényspektrum nagyobb részét energiává alakítja.

A számok lenyűgözőek: egyetlen réteg 33 százalékos hatékonyságú lehet;két cellát rakjunk egymásra, ez 45 százalék;három réteg 51 százalékos hatékonyságot adna.Az efféle számok, ha kereskedelmileg megvalósíthatók, forradalmasítanák a megújuló energiát.


Feladás időpontja: 2021. augusztus 12