Barwnikowe ogniwa słoneczne: jasne perspektywy

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 11 września 2023 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Barwnikowe ogniwa słoneczne (DSSC) stają się rewolucją dzięki przystępnej cenie, trwałości i wszechstronności w różnych warunkach oświetleniowych. Przełomy w efektywności energetycznej wyznaczają erę transformacji dla aplikacji, takich jak urządzenia mobilne. Przyjęcie DSSC ma daleko idące konsekwencje dla tworzenia miejsc pracy, niezależności energetycznej i zrównoważonego planowania miejskiego, wzmacniając krajowe strategie energetyczne i bardziej ekologiczną gospodarkę.

Kontekst barwnikowych ogniw słonecznych

Barwnikowe ogniwa słoneczne znalazły się na pierwszym planie ze względu na kilka krytycznych cech: są przystępne cenowo, przyjazne dla środowiska, łatwe w produkcji i wszechstronne. Działają również skutecznie w różnych warunkach oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego, szczególnie tam, gdzie występuje cień lub słabe oświetlenie. Te unikalne cechy stawiają DSSC w korzystnej pozycji do przekształcania krajobrazu energetycznego. 

Zasadniczo te ogniwa fotowoltaiczne składają się z trzech głównych elementów. Pierwszym z nich jest elektroda utworzona z przezroczystego przewodzącego podłoża tlenkowego, półprzewodników o szerokim paśmie wzbronionym i cząsteczek sensybilizatora barwnika. Pozostałe składniki to mediator elektrolityczny i przeciwelektroda zawierająca materiały katalityczne. Dążenie do udoskonalenia tych elementów w celu zwiększenia wydajności spowodowało gwałtowny wzrost badań skupiających się na różnych materiałach organicznych, tlenkach metali, kompozytach i materiałach na bazie węgla.

Szwajcarski Federalny Instytut Technologii ustanowił nowy punkt odniesienia dla wydajności energetycznej DSSC, wykorzystując molekuły zdolne do wychwytywania światła z pełnego spektrum światła widzialnego. Ten przełom ma wpływ na przezroczyste ogniwa słoneczne odpowiednie do okien, szklanych fasad i ekranów mobilnych gadżetów elektronicznych. Co więcej, Szwedzka Fabryka Alg jest pionierem w pozyskiwaniu z alg substancji Algica, która, jak wykazano, zwiększa efektywność energetyczną takich ogniw aż o 36 procent.

Zakłócający wpływ

Strategiczne skupienie się na prostym, opłacalnym procesie produkcyjnym, który wykorzystuje naturalne produkty, ma kluczowe znaczenie dla produkcji na dużą skalę i przyjęcia DSSC. Przejście na DSSC może przyspieszyć tworzenie miejsc pracy w produkcji, instalacji, konserwacji oraz badaniach i rozwoju (B+R), przyczyniając się do prosperującej zielonej gospodarki. Przedsiębiorstwa mogłyby stać się bardziej niezależne energetycznie, zmniejszając swoją zależność od energii z sieci i izolując je od wahań cen na rynku energii.

Branże, które mogą zyskać, obejmują te, które działają w warunkach zacienionych lub przy słabym oświetleniu, gdzie tradycyjne systemy fotowoltaiczne są mniej wydajne. Na przykład firma motoryzacyjna może włączyć DSSC do projektów samochodów, umożliwiając pojazdowi generowanie energii w czasie wystawienia na działanie promieni słonecznych, zmniejszając zależność od stacji ładowania. Tymczasem firmy budowlane mogłyby zintegrować te ogniwa słoneczne z projektem budynku, tworząc energooszczędne i samowystarczalne struktury. Na przykład inteligentne miasta mogą skorzystać z tej innowacji, ponieważ zazwyczaj zużywają one więcej energii i mocy obliczeniowej.

Na poziomie rządowym zwiększona wydajność i wszechstronność DSSC może wzmocnić krajowe strategie energetyczne. Rządy mogłyby wdrażać polityki i zachęty zachęcające do przyjęcia tej technologii w różnych sektorach, przyczyniając się do osiągnięcia ich celów neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla. Tendencja ta może również zachęcić R&D do dalszych postępów w dziedzinie energii odnawialnej, tworząc cykl innowacji, który może sprawić, że kraj stanie się dominującym graczem w tej krytycznej branży.

Implikacje barwnikowych ogniw słonecznych

Szersze implikacje DSSC mogą obejmować: 

• Szkoły w odległych lub mniej uprzywilejowanych regionach zapewniają niezawodne zasilanie, zwiększają możliwości cyfrowego uczenia się i przyczyniają się do wypełniania luki edukacyjnej.
• Niedrogie i niezawodne źródło zasilania dla zdalnych placówek medycznych zwiększające dostęp do krytycznych usług medycznych, w tym telemedycyny.
• Projekty mieszkań w przystępnej cenie zmniejszające koszty utrzymania rodzin o niskich dochodach poprzez minimalizację rachunków za prąd.
• Urbaniści projektują bardziej energooszczędne miasta, zmniejszając zależność od scentralizowanych elektrowni.
• Tradycyjne miejsca pracy w sektorze energetycznym, zwłaszcza w przemyśle paliw kopalnych, są zagrożone ze względu na przejście w kierunku zrównoważonych technologii energetycznych.
• Narody o znacznych inwestycjach w tradycyjne źródła energii, które stoją w obliczu niestabilności gospodarczej i ekonomicznej z powodu przejścia na odnawialne źródła energii.
• Utylizacja po wycofaniu z eksploatacji stwarza problemy związane z gospodarką odpadami. Przepisy i infrastruktura musiałyby ewoluować, aby bezpiecznie zarządzać materiałami DSSC i je poddawać recyklingowi.

Pytania do rozważenia

• Jeśli pracujesz w biurze, w jaki sposób Twój budynek wykorzystuje odnawialne źródła energii, takie jak DSSC?
• W jaki inny sposób bardziej wydajne ogniwa słoneczne mogą przynieść korzyści domom i firmom?