Η καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής μπορεί να κερδίζει ρυθμό, αλλά φαίνεται ότι τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου πράσινης ενέργειας φτάνουν στα όριά τους.Ο πιο άμεσος τρόπος για να κάνετε τη μετατροπή αυτή τη στιγμή είναι με τα ηλιακά πάνελ, αλλά υπάρχουν και άλλοι λόγοι για τους οποίους αποτελούν τη μεγάλη ελπίδα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Το βασικό συστατικό τους, το πυρίτιο, είναι η δεύτερη πιο άφθονη ουσία στη Γη μετά το οξυγόνο.Δεδομένου ότι τα πάνελ μπορούν να τοποθετηθούν όπου χρειάζεται η ισχύς – σε σπίτια, εργοστάσια, εμπορικά κτίρια, πλοία, οδικά οχήματα – υπάρχει λιγότερη ανάγκη για μετάδοση ενέργειας σε τοπία.Και η μαζική παραγωγή σημαίνει ότι τα ηλιακά πάνελ είναι πλέον τόσο φθηνά που τα οικονομικά της χρήσης τους γίνονται αδιαμφισβήτητα.
Σύμφωνα με την έκθεση του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας για τις ενεργειακές προοπτικές για το 2020, τα ηλιακά πάνελ σε ορισμένες τοποθεσίες παράγουν τη φθηνότερη εμπορική ηλεκτρική ενέργεια στην ιστορία.
Ακόμα και αυτό το παραδοσιακό ζωύφιο "τι γίνεται όταν είναι σκοτάδι ή συννεφιά;"καθίσταται λιγότερο προβληματική χάρη στις μετασχηματιστικές προόδους στην τεχνολογία αποθήκευσης.
Προχωρώντας πέρα από τα όρια της ηλιακής ενέργειας
Αν περιμένετε ένα «αλλά», ορίστε: αλλά οι ηλιακοί συλλέκτες πυριτίου φτάνουν στα πρακτικά όρια της απόδοσής τους λόγω κάποιων αρκετά άβολων νόμων της φυσικής.Τα εμπορικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου είναι πλέον μόνο περίπου 20 τοις εκατό αποδοτικά (αν και έως και 28 τοις εκατό σε εργαστηριακά περιβάλλοντα. Το πρακτικό τους όριο είναι 30 τοις εκατό, που σημαίνει ότι μπορούν να μετατρέψουν μόνο το ένα τρίτο της ενέργειας που λαμβάνει ο Ήλιος σε ηλεκτρική ενέργεια).
Ωστόσο, ένα ηλιακό πάνελ θα παράγει πολλές φορές περισσότερη ενέργεια χωρίς εκπομπές στη διάρκεια ζωής του από ό,τι χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του.
ένα ηλιακό στοιχείο πυριτίου/περοβσκίτη
Perovskite: το μέλλον των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
Όπως το πυρίτιο, αυτή η κρυσταλλική ουσία είναι φωτοδραστική, πράγμα που σημαίνει ότι όταν χτυπηθεί από το φως, τα ηλεκτρόνια στη δομή της διεγείρονται αρκετά ώστε να αποσπαστούν από τα άτομά τους (αυτή η απελευθέρωση ηλεκτρονίων είναι η βάση όλης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, από μπαταρίες έως πυρηνικούς σταθμούς) .Δεδομένου ότι ο ηλεκτρισμός είναι σε ισχύ, μια γραμμή conga ηλεκτρονίων, όταν τα χαλαρά ηλεκτρόνια από πυρίτιο ή περοβσκίτη διοχετεύονται σε ένα καλώδιο, το αποτέλεσμα είναι ηλεκτρισμός.
Ο περοβσκίτης είναι ένα απλό μείγμα διαλυμάτων αλατιού που θερμαίνεται μεταξύ 100 και 200 βαθμών για να εδραιωθούν οι φωτοδραστικές του ιδιότητες.
Όπως το μελάνι, μπορεί να εκτυπωθεί σε επιφάνειες και είναι εύκαμπτο με τρόπο που δεν είναι άκαμπτο πυρίτιο.Χρησιμοποιείται σε πάχος έως και 500 φορές μικρότερο από το πυρίτιο, είναι επίσης εξαιρετικά ελαφρύ και μπορεί να είναι ημιδιαφανές.Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να εφαρμοστεί σε κάθε είδους επιφάνειες όπως σε τηλέφωνα και παράθυρα.Ωστόσο, ο πραγματικός ενθουσιασμός είναι γύρω από το δυναμικό παραγωγής ενέργειας του περοβσκίτη.
Ξεπερνώντας τη μεγαλύτερη πρόκληση του περοβσκίτη - τη φθορά
Οι πρώτες συσκευές περοβσκίτη το 2009 μετέτρεψαν μόλις το 3,8 τοις εκατό του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια.Μέχρι το 2020, η απόδοση ήταν 25,5 τοις εκατό, κοντά στο ρεκόρ του εργαστηρίου πυριτίου του 27,6 τοις εκατό.Υπάρχει η αίσθηση ότι η αποτελεσματικότητά του θα μπορούσε σύντομα να φτάσει το 30 τοις εκατό.
Αν περιμένετε ένα «αλλά» για τον περοβσκίτη, υπάρχει ένα ζευγάρι.Ένα συστατικό του κρυσταλλικού πλέγματος περοβσκίτη είναι ο μόλυβδος.Η ποσότητα είναι μικροσκοπική, αλλά η πιθανή τοξικότητα του μολύβδου σημαίνει ότι λαμβάνεται υπόψη.Το πραγματικό πρόβλημα είναι ότι ο απροστάτευτος περοβσκίτης αποδομείται εύκολα μέσω της θερμότητας, της υγρασίας και της υγρασίας, σε αντίθεση με τα πάνελ πυριτίου που πωλούνται συνήθως με 25ετή εγγύηση.
Το πυρίτιο αντιμετωπίζει καλύτερα κύματα φωτός χαμηλής ενέργειας και ο περοβσκίτης λειτουργεί καλά με ορατό φως υψηλότερης ενέργειας.Ο περοβσκίτης μπορεί επίσης να ρυθμιστεί ώστε να απορροφά διαφορετικά μήκη κύματος φωτός - κόκκινο, πράσινο, μπλε.Με την προσεκτική ευθυγράμμιση του πυριτίου και του περοβσκίτη, αυτό σημαίνει ότι κάθε κύτταρο θα μετατρέψει περισσότερο από το φάσμα φωτός σε ενέργεια.
Οι αριθμοί είναι εντυπωσιακοί: ένα μόνο στρώμα θα μπορούσε να είναι 33 τοις εκατό αποτελεσματικό.Στοίβα δύο κελιά, είναι 45 τοις εκατό.τρία στρώματα θα έδιναν 51 τοις εκατό απόδοση.Αυτού του είδους τα στοιχεία, εάν μπορούν να υλοποιηθούν εμπορικά, θα έφεραν επανάσταση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-12-2021