Na periferiji Brandenburg an der Havel, Njemačka, nalazi se tvornica prepuna neobjavljenih inovacija u solarnoj energiji. Ovdje britanska tvrtka Oxford PV marljivo proizvodi komercijalne solarne ćelije koristeći perovskite, bogate i pristupačne fotonaponske materijale koje mnogi smatraju budućnošću održive energije. Riječ je o a nova vrsta solarnih ćelija koji koristi perovskit.
U ovom članku ćemo vam reći sve što trebate znati o novoj vrsti solarnih ćelija i njihovoj važnosti.
Tvornica solarnih tehnologija
Okružena divljom travom i velikim parkiralištem, ova tvornica služi kao skromna kolijevka za potencijalno revolucionarnu tehnologiju. Međutim, glavni tehnološki direktor tvrtke, Chris Case, nedvojbeno je zaljubljen u ovu ustanovu. «Ovo mjesto je ostvarenje mojih najdubljih težnji», izjavljuje s nepokolebljivim entuzijazmom.
Postoje brojne tvrtke, uključujući tvrtku o kojoj je riječ, koje se klade na perovskite kao katalizator za ubrzavanje globalne promjene prema obnovljivim izvorima energije. Iako su neki specijalizirani fotonaponski (PV) proizvodi na bazi perovskita već ušli na tržište, nedavne najave sugeriraju da će ih uskoro slijediti još mnogo drugih. Na primjer, prema Caseu, potrošači mogu očekivati da će imati pristup solarnim panelima koji uključuju fotonaponske ćelije iz Oxforda do sredine sljedeće godine. Nadalje, u razvoju vrijednom pažnje, Hanwha Qcells, vodeći proizvođač silicijskih fotonaponskih uređaja sa sjedištem u Seulu, otkrila je namjeru da uloži 100 milijuna dolara u pilot proizvodnu liniju koji bi mogao biti operativan krajem 2024.
Dominantna tvar koja se nalazi u 95% solarnih panela je silicij, koji sada na nov način koriste Oxford PV, Qcells i druge tvrtke. Umjesto da zamijene silicij, ove tvrtke ugrađuju perovskit u silicij kako bi formirale ono što je poznato kao tandem ćelije. Kombinacijom ova dva materijala, tandemi mogu iskoristiti energiju iz šireg raspona valnih duljina sunčeve svjetlosti, što rezultira povećanjem potencijal od najmanje 20% u proizvodnji energije u usporedbi sa samom silicijskom ćelijom. Zapravo, neki stručnjaci čak predviđaju veća poboljšanja učinkovitosti.
Nova vrsta solarnih ćelija s perovskit tehnologijom
Zagovornici perovskitne tehnologije tvrde da višak električne energije generiran tandemskim ćelijama ima potencijal nadoknaditi dodatne troškove povezane s njezinom implementacijom, posebno u gusto naseljene urbane regije ili industrijski kompleksi gdje je dostupnost zemljišta ograničena. "Komunalna poduzeća trenutno pokazuju najviše interesa za našu tehnologiju jer se suočavaju s nedostatkom lako dostupnog zemljišta", objašnjava Case.
Skorim dolaskom na tržište tandema perovskit-silicij, početni entuzijazam sada se transformirao u hrabre naslove koji najavljuju dolazak revolucionarnog i čudesnog materijala koji će nedvojbeno preokrenuti svijet. Međutim, važno je prepoznati da se industrija još uvijek suočava s dva velika izazova u svojoj potrazi za revolucijom solarnog tržišta.
Smanjenje performansi perovskita, u usporedbi s onima silicija, je znatno brži kada je izložen vlazi, toplini i svjetlu, kako pokazuju objavljena istraživanja. Međutim, Oxford PV tvrdi da je ovaj problem riješio kroz vlastitu privatnu istragu. Međutim, Fabian Fertig, direktor odjela za istraživanje i razvoj ćelija i pločica u tvrtki Qcells, odgovoran za razvoj tandema perovskita i silicija, naglašava da stabilnost ostaje glavni izazov za komercijalnu proizvodnju.
Utjecaj novog tipa perovskitnih solarnih ćelija
Osim toga, postoje analitičari koji tvrde da perovskiti možda neće imati značajan utjecaj na napredak solarne energije, barem u bliskoj budućnosti. Brzo širenje proizvodnih kapaciteta u Kini, zajedno s izvanrednom isplativošću i učinkovitošću silicijskih modula, učinilo ih je dominantnim igračem na tržištu. U 2022. Solarna energija čini približno 1,2 terawata (TW) globalnog proizvodnog kapaciteta, doprinoseći oko 5% ukupne proizvodnje električne energije. Međutim, za postizanje klimatskih ciljeva, energetski stratezi procjenjuju da će svijetu trebati nevjerojatnih 75 TW do 2050. godine.
To znači da instalacije moraju premašiti 3 TW godišnje do sredine 2030. Srećom, očekuje se da će silicijska fotonaponska industrija zadovoljiti tu potražnju, pozicionirajući je kao jedan od rijetkih sektora zelene tehnologije na putu uspjeha.
Prema Jenny Chase, solarnoj analitičarki u konzultantskoj tvrtki BloombergNEF u Zürichu, Švicarska, trenutna tehnologija koju imamo više je nego sposobna proizvesti dovoljno solarne električne energije da zadovolji globalnu potražnju.
Perovskiti će se suočiti sa svojim dosad najvažnijim izazovom: snalaženjem u neumoljivom gospodarskom krajoliku žestoko konkurentnog fotonaponskog tržišta.
Rekordi koji su oboreni
Značajna poboljšanja u mogućnostima perovskita potaknula su žar oko njihovog potencijala, postignutog modifikacijama sastava samih kristala i solarnih ćelija izvedenih iz njih. Perovskit, izraz koji označava kristalnu strukturu prirodnog minerala, repliciran je u sintetskim kristalima koji se koriste u solarnim ćelijama, a koji mogu biti izrađeni od raznih materijala.
U 2009. bazični perovskit poznat kao metilamonijev olovni jodid uspio je pretvoriti samo 3,8% sunčeve energije u električnu energiju. Brzo naprijed do danas, perovskitne stanice su postigle značajan napredak, postižući rekordnu učinkovitost od 26,1% kada se koriste samo perovskitni materijali. Ovo je samo djelić ispod vodeće silicijske ćelije. Osim toga, perovskitne stanice imaju prednost jer zahtijevaju tanke slojeve koji apsorbiraju svjetlost i koriste široko dostupne i isplative materijale. Zagovornici tvrde da kad bi se perovskitne ćelije proizvodile u istoj mjeri kao silikonske ćelije, ostavile bi manji energetski i materijalni trag.
Nadam se da s ovim informacijama možete saznati više o novom tipu perovskitnih solarnih ćelija i njihovim karakteristikama.