Борбата срещу изменението на климата може да набира скорост, но изглежда, че силициевите слънчеви клетки със зелена енергия достигат своите граници.Най-прекият начин да направите преобразуването в момента е със слънчеви панели, но има и други причини, поради които те са голямата надежда на възобновяемата енергия.
Техният ключов компонент, силиций, е второто най-разпространено вещество на Земята след кислорода.Тъй като панелите могат да се поставят там, където е необходимо захранване – върху домове, фабрики, търговски сгради, кораби, пътни превозни средства – има по-малко нужда от предаване на мощност през пейзажи;а масовото производство означава, че слънчевите панели вече са толкова евтини, че икономичността на използването им става безспорна.
Според доклада на Международната енергийна агенция за енергийните перспективи за 2020 г., слънчевите панели на някои места произвеждат най-евтиното търговско електричество в историята.
Дори и тази традиционна мечка „а какво ще кажете, когато е тъмно или облачно?“става по-малко проблематичен благодарение на трансформиращия напредък в технологията за съхранение.
Преминаване отвъд границите на слънчевото
Ако очаквате „но“, ето го: но силициевите слънчеви панели достигат практическите граници на своята ефективност поради някои доста неудобни закони на физиката.Търговските силициеви слънчеви клетки сега са само около 20 процента ефективни (макар и до 28 процента в лабораторни среди. Практическата им граница е 30 процента, което означава, че те могат да преобразуват само около една трета от получената от Слънцето енергия в електричество).
Все пак слънчевият панел ще произвежда много пъти повече енергия без емисии през живота си, отколкото е била използвана при производството му.
силициева/перовскитна слънчева клетка
Перовскит: бъдещето на възобновяемите енергийни източници
Подобно на силиция, това кристално вещество е фотоактивно, което означава, че когато е ударено от светлина, електроните в неговата структура се възбуждат достатъчно, за да се откъснат от атомите си (това освобождаване на електрони е в основата на цялото производство на електроенергия, от батерии до атомни електроцентрали) .Като се има предвид, че електричеството е в сила, конга линия от електрони, когато свободните електрони от силиций или перовскит се канализират в проводник, резултатът е електричеството.
Перовскитът е проста смес от солеви разтвори, която се нагрява до между 100 и 200 градуса, за да се установи фотоактивните му свойства.
Подобно на мастилото, той може да бъде отпечатан върху повърхности и е огъваем по начин, по който твърдият силиций не е.Тъй като се използва с дебелина до 500 пъти по-малка от силиция, той също е супер лек и може да бъде полупрозрачен.Това означава, че може да се прилага върху всякакви повърхности като телефони и прозорци.Истинското вълнение обаче е около потенциала за производство на енергия на перовскита.
Преодоляване на най-голямото предизвикателство на перовскита – влошаването
Първите перовскитни устройства през 2009 г. преобразуваха само 3,8 процента от слънчевата светлина в електричество.До 2020 г. ефективността е 25,5%, близо до лабораторния рекорд на силиций от 27,6%.Има усещането, че ефективността му скоро може да достигне 30 процента.
Ако очаквате „но“ относно перовскита, има няколко.Компонент от кристалната решетка на перовскит е оловото.Количеството е малко, но потенциалната токсичност на оловото означава, че трябва да се вземе предвид.Истинският проблем е, че незащитеният перовскит лесно се разгражда от топлина, влага и влажност, за разлика от силиконовите панели, които рутинно се продават с 25-годишна гаранция.
Силицият се справя по-добре със светлинни вълни с ниска енергия, а перовскитът работи добре с видима светлина с по-висока енергия.Перовскитът също може да бъде настроен да абсорбира различни дължини на вълната на светлината – червено, зелено, синьо.С внимателно подравняване на силиций и перовскит, това означава, че всяка клетка ще превърне повече от светлинния спектър в енергия.
Цифрите са впечатляващи: един слой може да бъде 33% ефективен;подредете две клетки, това е 45 процента;три слоя биха дали 51 процента ефективност.Тези видове цифри, ако могат да бъдат реализирани в търговската мрежа, биха направили революция във възобновяемата енергия.
Време на публикация: 12 август 2021 г