Борьба с изменением климата, возможно, набирает обороты, но похоже, что кремниевые солнечные элементы, использующие экологически чистую энергию, достигают своих пределов.Самый прямой способ сделать это прямо сейчас - использовать солнечные панели, но есть и другие причины, по которым они возлагают большие надежды на возобновляемые источники энергии.
Их ключевой компонент, кремний, является вторым по распространенности веществом на Земле после кислорода.Поскольку панели можно размещать там, где требуется электричество - в домах, на фабриках, коммерческих зданиях, кораблях, дорожных транспортных средствах, - меньше требуется передавать энергию через ландшафты;а массовое производство означает, что солнечные панели сейчас настолько дешевы, что экономичность их использования становится бесспорной.
Согласно отчету Международного энергетического агентства об энергетических перспективах на 2020 год, солнечные панели в некоторых местах производят самую дешевую коммерческую электроэнергию в истории.
Даже этот традиционный медвежонок: «А что насчет темноты или облачности?»становится менее проблематичным благодаря революционным достижениям в технологиях хранения.
Выходя за пределы солнечной
Если вы ожидаете «но», вот оно: но кремниевые солнечные панели достигают практических пределов своей эффективности из-за некоторых довольно неудобных законов физики.Коммерческие кремниевые солнечные элементы сейчас имеют КПД только около 20 процентов (хотя в лабораторных условиях - до 28 процентов. Их практический предел составляет 30 процентов, что означает, что они могут когда-либо преобразовать только около трети получаемой энергии Солнца в электричество).
Тем не менее, солнечная панель будет производить во много раз больше энергии без выбросов, чем было использовано при ее производстве.
кремний / перовскитовый солнечный элемент
Перовскит: будущее возобновляемых источников энергии
Подобно кремнию, это кристаллическое вещество является фотоактивным, что означает, что при попадании на него света электроны в его структуре становятся достаточно возбужденными, чтобы оторваться от своих атомов (это освобождение электронов является основой всего производства электроэнергии, от батарей до атомных электростанций). .Учитывая, что электричество действует, конга-линия электронов, когда свободные электроны из кремния или перовскита направляются в провод, в результате возникает электричество.
Перовскит - это простая смесь солевых растворов, которую нагревают до 100–200 градусов, чтобы установить ее фотоактивные свойства.
Как и чернила, его можно печатать на поверхности, и он поддается изгибу, в отличие от жесткого силикона.Поскольку его толщина до 500 раз меньше толщины кремния, он также сверхлегкий и может быть полупрозрачным.Это означает, что его можно наносить на все виды поверхностей, например на телефоны и окна.Однако настоящий ажиотаж вызывает потенциал производства энергии перовскитом.
Преодоление самой большой проблемы перовскита - износа
Первые перовскитовые устройства в 2009 году преобразовали в электричество всего 3,8 процента солнечного света.К 2020 году эффективность составила 25,5 процента, что близко к лабораторному рекорду кремния в 27,6 процента.Есть ощущение, что его эффективность скоро может достичь 30 процентов.
Если вы ожидаете «но» насчет перовскита, ну, есть пара.Составной частью кристаллической решетки перовскита является свинец.Количество небольшое, но потенциальная токсичность свинца означает, что это необходимо.Настоящая проблема заключается в том, что незащищенный перовскит легко разрушается под воздействием тепла, влаги и влажности, в отличие от силиконовых панелей, которые обычно продаются с 25-летней гарантией.
Кремний лучше справляется со световыми волнами низкой энергии, а перовскит хорошо справляется с видимым светом более высокой энергии.Перовскит также можно настроить на поглощение различных длин волн света - красного, зеленого, синего.При тщательном совмещении кремния и перовскита это означает, что каждая ячейка будет преобразовывать большую часть светового спектра в энергию.
Цифры впечатляют: эффективность одного слоя может составлять 33%;сложите две ячейки, это 45 процентов;три слоя дадут 51 процент эффективности.Подобные цифры, если их можно будет реализовать на коммерческой основе, произведут революцию в области возобновляемых источников энергии.
Время публикации: авг-12-2021