Brandenburgo prie Havelo pakraštyje, Vokietijoje, yra gamykla, kurioje gausu neatskleidžiamų saulės energijos naujovių. Čia britų kompanija Oxford PV uoliai gamina komercinius saulės elementus naudodama perovskitus – gausias ir prieinamas fotovoltines medžiagas, kurias daugelis laiko tvarios energijos ateitimi. Tai apie a naujo tipo saulės elementų kuriame naudojamas perovskitas.
Šiame straipsnyje papasakosime viską, ką reikia žinoti apie naujo tipo saulės elementus ir jo svarbą.
Saulės technologijų gamykla
Ši gamykla, apsupta laukinės žolės ir didelės automobilių stovėjimo aikštelės, yra nuolankus potencialiai revoliucinės technologijos lopšys. Tačiau bendrovės vyriausiasis technologijų pareigūnas Chrisas Case'as neabejotinai yra įsimylėjęs šią įstaigą. „Ši vieta yra mano giliausių siekių įgyvendinimas“, – su nepaliaujamu entuziazmu skelbia jis.
Yra daug įmonių, įskaitant aptariamąją bendrovę, kurios lažinasi dėl perovskitų kaip katalizatoriaus, kad paspartintų pasaulinę perėjimą prie atsinaujinančios energijos. Nors kai kurie specializuoti perovskito pagrindu pagaminti fotovoltinės (PV) gaminiai jau pateko į rinką, naujausi pranešimai rodo, kad netrukus paseks daugelis kitų. Pavyzdžiui, Case teigimu, vartotojai gali tikėtis, kad iki kitų metų vidurio turės prieigą prie saulės baterijų su fotovoltiniais elementais iš Oksfordo. Be to, Hanwha Qcells, pirmaujantis silicio fotovoltinės energijos gamintojas, įsikūręs Seule, pastebimai vystosi, atskleidė savo ketinimą investuoti 100 milijonų dolerių į bandomąją gamybos liniją kuris galėtų pradėti veikti 2024 m. pabaigoje.
Dominuojanti medžiaga, randama 95% saulės kolektorių, yra silicis, kurį dabar nauju būdu naudoja Oxford PV, Qcells ir kitos įmonės. Užuot pakeitusios silicį, šios įmonės perovskitą įtraukia į silicį, kad sudarytų vadinamąsias tandemines ląsteles. Sujungus šias dvi medžiagas, tandemai gali panaudoti energiją iš įvairesnių saulės spindulių bangų ilgių, todėl padidėja energijos gamybos potencialas yra bent 20 %, palyginti su vien silicio elementu. Tiesą sakant, kai kurie ekspertai netgi tikisi didesnio efektyvumo pagerėjimo.
Naujo tipo saulės elementai su perovskito technologija
Perovskito technologijos šalininkai teigia, kad tandeminių elementų generuojama elektros energijos perteklius gali kompensuoti papildomas išlaidas, susijusias su jos įgyvendinimu, ypač tankiai apgyvendintuose miestų regionuose arba pramoniniuose kompleksuose, kur žemės prieinamumas yra ribotas. „Komunalinės įmonės šiuo metu labiausiai domisi mūsų technologijomis, nes jos susiduria su lengvai pasiekiamos žemės trūkumu“, – aiškina Case.
Netrukus į rinką pasirodžius perovskito ir silicio tandemiems, pradinis entuziazmas dabar virto drąsiomis antraštėmis, skelbiančiomis apie revoliucinės ir stebuklingos medžiagos, kuri neabejotinai sukels revoliuciją pasaulyje. Tačiau svarbu pripažinti, kad pramonė vis dar susiduria su dviem pagrindiniais iššūkiais, siekdama pakeisti saulės energijos rinką.
Sumažėjęs perovskitų veikimas, palyginti su siliciu, yra žymiai greitesnis, kai yra veikiamas drėgmės, šilumos ir šviesos, kaip rodo paskelbti tyrimai. Tačiau „Oxford PV“ teigia, kad šią problemą išsprendė per savo privatų tyrimą. Tačiau Fabianas Fertigas, Qcells elementų ir plokštelių tyrimų ir plėtros direktorius, atsakingas už perovskito ir silicio tandemų kūrimą, pabrėžia, kad stabilumas išlieka pagrindiniu komercinės gamybos iššūkiu.
Naujo tipo perovskito saulės elemento poveikis
Be to, yra analitikų, teigiančių, kad perovskitai gali neturėti reikšmingos įtakos saulės energijos pažangai, bent jau artimiausioje ateityje. Spartus gamybos pajėgumų augimas Kinijoje, kartu su didžiuliu silicio modulių ekonomiškumu ir efektyvumu, padarė juos dominuojančiais rinkos žaidėjais. 2022 m. Saulės energija sudarė maždaug 1,2 teravato (TW) pasaulinės gamybos pajėgumų, sudaro apie 5 % visos pagaminamos elektros energijos. Tačiau norint pasiekti klimato tikslus, energetikos strategai apskaičiavo, kad iki 75 m. pasauliui reikės stulbinančių 2050 TW.
Tai reiškia, kad iki 3-ųjų vidurio įrenginių skaičius turi viršyti 2030 TW per metus. Laimei, silicio PV pramonė tikimasi patenkinti šį poreikį ir bus viena iš nedaugelio žaliųjų technologijų sektorių, besilaukiančių sėkmės.
Pasak Jenny Chase, konsultacinės bendrovės „BloombergNEF“ Ciuriche, Šveicarijoje, saulės energijos analitikė, dabartinė mūsų turima technologija yra daugiau nei pajėgi pagaminti pakankamai saulės energijos, kad patenkintų pasaulinę paklausą.
Perovskitai netrukus susidurs su savo svarbiausiu iššūkiu: naršyti nepaliaujamą ekonominį kraštovaizdį nuožmioje konkurencinėje fotovoltinės energijos rinkoje.
Rekordai, kurie buvo sugriauti
Reikšmingi perovskitų galimybių patobulinimai paskatino jų potencialą, pasiektą keičiant tiek pačių kristalų, tiek iš jų gautų saulės elementų sudėtį. Perovskitas, terminas, reiškiantis natūralaus mineralo kristalinę struktūrą, yra pakartotas sintetiniuose kristaluose, naudojamuose saulės elementuose, kurie gali būti pagaminti iš įvairių medžiagų.
2009 m. bazinis perovskitas, žinomas kaip metilamonio švino jodidas, sugebėjo paversti tik 3,8 % saulės energijos į elektros energiją. Šiandien perovskito ląstelės padarė didelę pažangą, pasiekti rekordinį 26,1 % efektyvumą naudojant tik perovskito medžiagas. Tai tik dalis žemiau pagrindinio silicio elemento. Be to, perovskito ląstelės turi pranašumą, nes reikalauja plonų šviesą sugeriančių sluoksnių ir naudoja plačiai prieinamas ir ekonomiškas medžiagas. Šalininkai teigia, kad jei perovskito ląstelės būtų gaminamos tokiu pačiu mastu kaip ir silicio elementai, jos paliktų mažesnį energijos ir medžiagų pėdsaką.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie naujo tipo perovskito saulės elementus ir jo savybes.