На околиці міста Бранденбург-ан-дер-Хафель, Німеччина, знаходиться фабрика, яка обіцяє кардинально змінити майбутнє сонячної енергії. Там британська компанія Oxford PV виробляє сонячні елементи, які використовують перовскіти, матеріал, який багато хто вважає ключовим для майбутнього сонячної енергії. Ці елементи являють собою новий тип технології на основі перовскіту, яка може змінити ландшафт відновлюваної енергії.
Фабрика сонячних технологій
Оксфордська фотоелектрична фабрика оточена спокійною сільською місцевістю, але всередині розробляються інновації, які можуть змінити виробництво сонячної енергії. Кріс Кейс, технічний директор компанії, описує це місце як «реалізацію моїх найглибших прагнень».
Oxford PV, разом з іншими компаніями, такими як QCells, повірив у технологію перовскіту. Цей фотоелектричний матеріал, відносно дешевий і легкий для отримання, продемонстрував великий потенціал у підвищенні ефективності сонячних панелей. Насправді очікується, що комерційні сонячні панелі з перовскітно-кремнієвими осередками вийдуть на ринок наступного року.
Що стосується інших компаній у цій галузі, Hanwha QCells оголосила про свій намір інвестувати 100 мільйонів доларів США у виробничу лінію для тандемних сонячних елементів, інтегруючи кремній і перовскіт, технологію, яка запрацює до кінця 2024 року. Це свідчить про те, що великі бренди роблячи велику ставку на це нововведення.
Новий тип сонячної батареї з перовскітною технологією
Що захоплює в сонячних елементах, виготовлених із перовскіту, так це їх здатність вловлювати більшу кількість сонячного світла порівняно зі звичайними кремнієвими елементами. Завдяки об’єднанню обох матеріалів за допомогою так званого тандемні сонячні елементизагальну ефективність перетворення енергії можна збільшити. У той час як одні кремнієві сонячні елементи можуть досягати ефективності до 26%, перовскітні тандемні елементи легко перевищують цю межу, досягаючи 31,6%, як нещодавно продемонстрував Інститут Фраунгофера.
Тандемні осередки мають перевагу вловлювати більший діапазон сонячних хвиль. Це дозволяє виробляти до 20% енергії порівняно з традиційними кремнієвими елементами. Однак початкова вартість перовскітів залишається проблемою, хоча прихильники технології відзначають, що в густонаселених міських районах або промислових комплексах, де обмежена земля, збільшення виробництва електроенергії швидко компенсує додаткові витрати.
Вплив нового типу перовскітних сонячних батарей
Вплив цієї технології значний. На відміну від кремнієвих елементів, перовскітні елементи можна виготовляти при значно нижчих температурах, що знижує вартість виробництва. Крім того, вони більш гнучкі та легші, і їх можна наносити на більш різноманітні поверхні, такі як балкони чи навіть віконні рами.
Очікується, що ринок сонячної енергії потребуватиме до Потужність 75 терават (ТВт). встановлено до 2050 року порівняно з поточними 1,2 ТВт. Незважаючи на досягнення перовскітів, проблемою залишається їх довговічність. Незважаючи на це, важливі досягнення в матеріалах і обробці поверхні, як-от пасивація, значно покращують свою довгострокову стабільність.
Наприклад, дослідники виявили, що пасивація з використанням аміносиланів може підвищити як ефективність, так і робочу стабільність перовскітних клітин. Завдяки цим обробкам вдалося зберегти до 95% початкової ефективності після 1.500 годин використання в екстремальних умовах.
Рекордсмени в ефективності
Перовскітні сонячні елементи еволюціонували дуже швидко. У той час як у 2009 році вони ледве могли перетворити 3,8% сонячного світла в енергію, поточні версії вже досягають 26,1% ефективності, а в тандемі з кремнієм навіть 31,6%, як ми згадували раніше.
Крім того, деякі лабораторії по всьому світу досліджують навіть більш вдосконалені версії цих клітин, наприклад клітини тандем перовскіт-перовскіт, які повністю обходяться без кремнію, і які вже досягли ефективності 28,49%. Хоча ці версії все ще знаходяться в розробці, вони пропонують можливість ще більшої генерації енергії завдяки своїй здатності вловлювати різні частини сонячного спектру за допомогою матеріалів, набагато дешевших за кремній.
На практиці ці досягнення не тільки розширюють традиційні межі сонячних елементів, але можуть знизити загальну вартість цих технологій, зробивши їх більш доступними та гнучкими для широкого спектру застосувань. Це ключ до масового впровадження сонячної енергії в усьому світі.
З усіма цими інноваціями, хоча ще є проблеми, які потрібно вирішити, такі як деградація через вологість або тепло, перовскіт на шляху до справжньої революції в галузі відновлюваної енергетики. Якщо прогрес у довговічності зрівняється з ефективністю, перовскіти, ймовірно, перевершать поточні технології та радикально змінять спосіб споживання сонячної енергії у світі.
Оскільки ця технологія продовжує бити рекорд за рекордом, немає сумнівів, що ми стоїмо на порозі нової ери сонячної енергії, ери, коли чиста енергія буде більш ефективною, доступною та життєздатною, ніж будь-коли.