Перовскитни клетки: искра в слънчевата иновация

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Септември 12, 2023

Резюме на прозрението

Използвайки силата на перовскита, устойчива и рентабилна алтернатива на силиция, изследователите направиха значителни крачки в технологията на соларните клетки, надхвърляйки предишните прагове за енергийна ефективност. От повишаване на скоростта на производство до увеличаване на издръжливостта, тези пробиви обещават сеизмична промяна в енергийните сектори с широкообхватни последици от отделните домакинства до големите индустрии. Тъй като технологията узрява, тя е готова да наруши традиционните енергийни модели, потенциално стимулирайки глобално преминаване към чиста, възобновяема енергия, стимулирайки зелени икономики и променяйки нашия подход към потреблението и производството на енергия.

Контекст на перовскитните клетки

Перовскитът, кристално съединение, представлява жизнеспособна, устойчива и рентабилна алтернатива на силиция в слънчевите клетки поради своята прозрачност, гъвкавост и съвместимост с разнообразни пейзажи. Съвместен проект на Холандската организация за приложни научни изследвания, TU Eindhoven и TU Delft успешно комбинира силиций и перовскит в слънчева клетка, за да надхвърли прага на енергийна ефективност от 30 процента, надминавайки клетките от чист силиций, които достигнаха своя връх от 29.4 процента. Ефикасността на тази композитна слънчева клетка е подкрепена от допълващите се свойства на абсорбция на светлината на двата материала, като перовскитът се фокусира върху зеления и синия спектър, а силицийът - върху червения и инфрачервения.

Перовскитните слънчеви клетки, които вече са изгодни по отношение на лекотата на производство, са свидетели на по-нататъшен напредък за подобряване на производствената скорост и ефективност. Инженерите от университета в Дартмут значително увеличиха скоростта на производство, докато австралийският ARC Center of Excellence in Exciton Science разработи рационализиран процес, използващ мастило от наночастици, произвеждано с микровълни. Подобряването на издръжливостта, лека корекция, открита от учен от Калифорнийския университет в Лос Анджелис, подобри устойчивостта на клетките и изследователите от Принстън създадоха перовскитна клетка с петгодишен живот, отбелязвайки петкратно увеличение на издръжливостта спрямо предишните версии.

Издръжливостта на устройствата с перовскитни слънчеви клетки може да бъде значително подобрена чрез избор на метални оксиди пред органични компоненти, които са податливи на въздух и влага. Калаеният оксид със своята способност да улеснява ефективен транспорт на електрони е особено подходящ за различни слънчеви клетки и други оптоелектронни приложения.

Разрушително въздействие

Тъй като рентабилността и производителността на тези клетки продължават да се подобряват, може да има широко възприемане на тази технология в множество области, не само в традиционно захранвани от слънчева енергия области. Прозрачната и гъвкава природа на тези клетки може да се превърне в безпроблемна интеграция в ежедневни предмети, като прозорци и носими технологии, внасяйки децентрализирани, възобновяеми енергийни източници в ежедневния живот на хората. Например интелигентни прозорци, вградени с перовскитни соларни клетки, могат едновременно да засенчват интериора, да осигурят изолация и да генерират електричество, намалявайки зависимостта от мрежата.

Тези постижения в слънчевата технология предлагат на компаниите потенциала значително да намалят своя въглероден отпечатък и енергийните си разходи, като представляват привлекателно предложение за индустрии, които искат да демонстрират екологична отговорност и устойчивост. Индустрии като строителството, автомобилостроенето и електрониката биха могли да интегрират перовскитни слънчеви клетки в своите продукти, създавайки екологични решения. Например компания за електроника може да проектира джаджи, които се самозареждат на слънчева светлина. Тази стратегия не само ще привлече потребители, които са съзнателни за околната среда, но и ще проправи пътя за нова вълна от иновативни, енергийно ефективни продукти.

От правителствена гледна точка възходът на перовскитните слънчеви клетки може да ускори преминаването към чиста, възобновяема енергия, осигурявайки ефективно средство за борба с изменението на климата. Правителствата може да обмислят субсидии или данъчни стимули за производство и инсталиране на перовскитни слънчеви клетки, стимулиране на зелена икономика и създаване на работни места в сектора на възобновяемата енергия. Например градоустройствените специалисти биха могли да внедрят тази технология в обществени инфраструктури като автобусни спирки, улични светлини и обществени сгради, правейки градовете по-енергийно ефективни и намалявайки публичните разходи за енергия. 

Последици от перовскитни клетки

По-широките последици от перовскитните клетки могат да включват: 

• Повишена енергийна автономност за домакинствата, което води до по-самостоятелни и устойчиви общности.
• Развитие на нови сектори и възможности за работа в производството и инсталирането на перовскитни слънчеви клетки, което допринася за икономическия растеж и диверсификацията на пазара на труда.
• Поява на устойчиви енергийни решения извън мрежата за отдалечени или непривилегировани региони, демократизиране на достъпа до електроенергия.
• Насърчаване на енергийно ефективни практики сред бизнеса, което води до намаляване на оперативните разходи и насърчаване на конкурентно предимство на един все по-екологичен пазар.
• Улесняване на научни изследвания и иновации в съседни области, дължащи се на напредъка в перовскитната технология, което води до потенциални пробиви в електрониката, фотониката или термоелектриката.
• Намаляване на екологичните щети чрез намаляване на зависимостта от невъзобновяеми енергийни източници, подпомагане на опазването на биоразнообразието и управлението на климатичните промени.
• Изместване на работните места в традиционния енергиен сектор, тъй като търсенето се измества към възобновяема енергия.
• Неравенство в достъпа до тази технология поради разходи или инфраструктурни изисквания.
• Регулаторни предизвикателства, тъй като правителствата се борят с надзора на бързо развиващия се енергиен сектор, включително стандарти за безопасност, управление на отпадъците и проблеми с интегрирането в мрежата.
• Проблеми с управлението на ресурсите, дължащи се на търсенето на суровини при производството на перовскит, причиняващи напрежение върху специфични минерални ресурси и създаващи геополитическо напрежение относно контрола на ресурсите.

Въпроси за разглеждане

• Ако работите в областта на инженерството, какви други материали могат да бъдат от полза за слънчевите клетки?
• Ако имате инсталирани слънчеви клетки в домовете си, какви са предимствата и предизвикателствата?