211service.com
Materiāls, kas var padarīt saules enerģijas netīrumus par lētu
Jauna veida saules baterijas, kas izgatavotas no materiāla, kura iegūšana un lietošana ir ievērojami lētāka nekā silīcijs, varētu radīt tikpat daudz enerģijas kā mūsdienu patēriņa saules baterijas.
Lai gan materiāla potenciāls tikai sāk izprast, tas ir piesaistījis pasaules vadošo saules pētnieku uzmanību, un vairāki uzņēmumi jau strādā pie tā komercializācijas.
Pētnieki, kas izstrādā šo tehnoloģiju, saka, ka tas varētu novest pie saules paneļiem, kas maksā tikai 10 līdz 20 centus par vatu. Saules paneļi tagad parasti maksā apmēram 75 centus par vatu, un ASV Enerģētikas departaments saka, ka 50 centi par vatu ļaus saules enerģijai konkurēt ar fosilo kurināmo.
Agrāk saules pētnieki tika sadalīti divās nometnēs, tiecoties pēc lētākas saules enerģijas. Daži ir meklējuši saules baterijas, kuras var izgatavot ļoti lēti, bet kuru negatīvā puse ir salīdzinoši neefektīva. Pēdējā laikā vairāk pētnieku ir koncentrējušies uz ļoti augstas efektivitātes šūnu izstrādi, pat ja tām nepieciešamas dārgākas ražošanas metodes.
Jaunais materiāls var dot iespēju iegūt labāko no abām pasaulēm — saules baterijas, kas ir ļoti efektīvas, bet arī lētas.
Viens no pasaules labākajiem saules pētniekiem, Mārtiņš Grīns Jaundienvidvelsas Universitātes (Austrālija) pārstāvis saka, ka straujais progress ir bijis pārsteidzošs. Viņš saka, ka saules baterijas, kurās tiek izmantots materiāls, var izgatavot ar ļoti vienkāršu un potenciāli ļoti lētu tehnoloģiju, un efektivitāte pieaug ļoti dramatiski.
Perovskīti ir zināmi jau vairāk nekā gadsimtu, taču vēl salīdzinoši nesen neviens nedomāja tos izmēģināt saules baterijās. Īpašais materiāls, ko izmanto pētnieki, ļoti labi absorbē gaismu. Lai gan parastajos silīcija saules paneļos tiek izmantoti materiāli, kuru biezums ir aptuveni 180 mikrometri, jaunās saules baterijas izmanto mazāk nekā vienu mikrometru materiāla, lai uztvertu tādu pašu saules gaismas daudzumu. Pigments ir pusvadītājs, kas arī labi pārnēsā elektrisko lādiņu, kas rodas, kad uz to saskaras gaisma.
Materiāls ir netīri lēts, saka Maikls Grätzels, kurš saules enerģijas nozarē ir slavens ar sava vārda saules elementu veida izgudrošanu. Viņa grupa līdz šim ir ražojusi visefektīvākās perovskīta saules baterijas — tās pārvērš 15 procentus no saules gaismas enerģijas elektrībā, kas ir daudz vairāk nekā citas lēti izgatavojamas saules baterijas. Pamatojoties uz tā līdzšinējo veiktspēju un zināmajām gaismas pārveidošanas īpašībām, pētnieki saka, ka tā efektivitāte varētu viegli pieaugt līdz pat 20 līdz 25 procentiem, kas ir tikpat labi kā visizplatītāko tipu rekordefektivitātes rādītāji (parasti sasniegti laboratorijās). saules baterijām mūsdienās. Masveidā ražotu saules bateriju efektivitāte var būt zemāka. Bet ir lietderīgi salīdzināt perovskīta šūnu laboratorijas efektivitāti ar citu materiālu laboratorijas ierakstiem. Grätzel saka, ka perovskīts saules baterijās, visticamāk, izrādīsies piedodošs materiāls, kas saglabā augstu efektivitāti masveida ražošanā, jo ražošanas procesi ir vienkārši.
Perovskīta saules baterijas var izgatavot, izklājot pigmentu uz stikla vai metāla folijas loksnes kopā ar dažiem citiem materiāla slāņiem, kas atvieglo elektronu kustību caur šūnu. Šīs nav gluži tādas saules baterijas, ko daži cilvēki ir iedomājušies — zinātniskās fantastikas ideāls jebkuras virsmas tūlītējai pārvēršanai par tādu, kas var ražot elektrību, taču process ir tik vienkāršs, ka tas tuvojas. Ir ļoti maz ticams, ka kāds jebkad varēs vienkārši nopirkt tvertni ar “saules krāsu”, taču visus saules bateriju slāņus var izgatavot tikpat viegli kā virsmu nokrāsot, saka Henrijs Snaits, fiziķis no Oksfordas universitātes. , sadarbojoties ar pētniekiem Āzijā, ir publicējis dažus no labākajiem efektivitātes rādītājiem jaunajam saules bateriju tipam.
Kad 2009. gadā perovskītus pirmo reizi izmēģināja saules baterijās, efektivitāte bija zema — tie tikai aptuveni 3,5 procentus no saules gaismas enerģijas pārveidoja elektrībā. Šūnas arī neizturēja ļoti ilgi, jo šķidrais elektrolīts izšķīdināja perovskītu. Pētniekiem tik tikko bija pietiekami daudz laika, lai tos pārbaudītu, pirms viņi pārtrauca darbu. Taču pagājušajā gadā daži tehniski jauninājumi — veidi, kā šķidru elektrolītu aizstāt ar cietiem materiāliem — atrisināja šīs problēmas un sāka pētniekus sacensties, lai ražotu arvien efektīvākas saules baterijas.
No 2009. līdz 2012. gadam bija tikai viens papīrs. Pēc tam 2012. gada vasaras beigās tas viss sākās, stāsta Snaits. Efektivitāte ātri dubultojās un pēc tam atkal dubultojās. Paredzams, ka efektivitāte turpinās pieaugt, jo pētnieki izmanto metodes, kas, kā pierādīts, uzlabo citu saules bateriju efektivitāti.
Snaith strādā, lai komercializētu tehnoloģiju, izmantojot jaunuzņēmumu Oxford Photovoltaics, kas ir piesaistījis 4,4 miljonus ASV dolāru. Grätzel, kura sākotnējā saules bateriju tehnoloģija tagad tiek izmantota patēriņa produktos, piemēram, mugursomās un iPad vāciņos, licencē jauno tehnoloģiju uzņēmumiem, kuru mērķis ir izmantot parastos silīcija saules paneļus liela mēroga saules enerģijas ražošanai.
Tāpat kā jebkuram citam jaunpienācējam augstas konkurences saules paneļu tirgū, perovskītiem būs grūtības uzņemt silīcija saules baterijas. Silīcija saules bateriju izmaksas samazinās, un daži analītiķi domā, ka galu galā tās varētu samazināties līdz pat 25 centiem par vatu, kas likvidētu lielāko daļu perovskītu izmaksu priekšrocību un mazinātu stimulu investēt jaunajā tehnoloģijā. Paredzams, ka perovskīta saules bateriju ražošanas process, kas var būt tikpat vienkāršs kā šķidruma izkliedēšana virs virsmas vai ietver tvaiku nogulsnēšanos, kas ir vēl viens liela mēroga ražošanas process, būs vienkāršs. Taču vēsturiski ir pagājuši vairāk nekā desmit gadi, lai paplašinātu jaunas saules bateriju tehnoloģijas, un pēc desmit gadiem silīcija saules baterijas varētu būt pārāk tālu priekšā.
Grīns saka, ka viena iespēja varētu būt izmantot perovskītus, lai palielinātu, nevis aizstātu silīcija saules baterijas. Var būt iespējams krāsot perovskītus uz parastajām silīcija saules baterijām, lai uzlabotu to efektivitāti un tādējādi samazinātu saules bateriju kopējās izmaksas par vatu. Tas varētu būt vienkāršāks veids, kā iekļūt saules enerģijas tirgū, nekā mēģināt ieviest pilnīgi jauna veida saules baterijas.
Izaicinājums var būt fakts, ka materiāls satur nelielu daudzumu svina, kas ir toksisks. Būs nepieciešami testi, lai parādītu, cik toksisks tas ir kā daļa no perovskīta materiāla. Var arī veikt pasākumus, lai nodrošinātu, ka saules baterijas tiek savāktas un pārstrādātas, lai novērstu materiālu nokļūšanu vidē — šī pieeja pašlaik tiek izmantota ar automašīnās izmantotajiem svina-skābes startera akumulatoriem. Var būt arī iespējams aizvietot alvu vai kādu citu elementu svinu šūnās.