Солнечная энергия 3․0: как перовскитные панели меняют будущее зеленой энергетики

Сообщает 24 Канал со ссылкой на Interesting Engineering. Эти панели демонстрируют впечатляющие показатели эффективности, ведь их КПД превышает 30%. 

Смотрите также Ученые создали мощный протонный аккумулятор с несколькими тысячами циклов заряда

Что известно о перовскитных элементах

Перовскиты – это универсальные материалы, известны своей исключительной композиционной гибкостью, что делает их пригодными для различных высокотехнологичных применений. Например, их можно использовать для производства чипов памяти или ультразвуковых машин. Перовскитные материалы, такие как метиламоний-свинцовый галогенид и полностью неорганический цезий-свинцовый галогенид, отмечаются экономической выгодой. Их можно печатать при низких температурах, что позволяет создавать легкие и тонкие солнечные модули.

Тандемные солнечные элементы являются одним из устройств, сочетающих преимущества перовскита и кристаллического кремния, захватывая более широкий спектр солнечного света и значительно повышая эффективность. Тандемные панели можно интегрировать в строительные конструкции, использовать для создания окон, стен, а также для разработки самозаряжающихся блоков питания или даже текстиля.

Перовскитные солнечные элементы работают по принципу, при котором солнечный свет взаимодействует с тонким слоем гибридного материала на основе свинца или олова. Это приводит к образованию пары электрон-дырка, где электроны движутся к слою переноса электронов (ETL), а дырки – к слою переноса дырок (HTL), генерируя электрический ток. Одной из основных проблем являются случаи, когда электроны преждевременно соединяются с дырками, что снижает эффективность элементов.

Около 90% солнечных панелей изготавливаются из кремниевых полупроводников, которые не могут быть обработаны в растворе без риска дефектов, что ухудшает их функциональность.

Зато перовскитные полупроводники имеют высокую отказоустойчивость и могут быть переработаны в полупроводниковые чернила, что делает их идеальными для производства легких и гибких солнечных элементов.

Эта адаптивность делает их идеальными для мобильных приложений, таких как беспилотники или крыши автомобилей. Однако, хотя кремниевые солнечные элементы известны своей надежностью, долговечностью (25 – 30 лет) и минимальной деградацией (около 0,8% в год), перовскитные панели сталкиваются с проблемами долгосрочной эффективности и сохранения выходной мощности.

Почему перовскитные солнечные панели до сих пор не популярны

Несмотря на многообещающие характеристики, перовскитные солнечные панели сталкиваются с несколькими существенными проблемами, которые ограничивают их коммерческую жизнеспособность и широкое внедрение на рынке по сравнению с традиционными фотоэлектрическими технологиями.

Главной проблемой является их недолговечность – такие панели обычно имеют срок службы всего 2,5 года из-за нестабильности в реальных условиях. Основными причинами деградации являются факторы окружающей среды, такие как влажность и ультрафиолетовое излучение. Ученые работают над разработкой методов для повышения стабильности и продления срока службы перовскитных элементов через передовые методы инкапсуляции и совершенствования материалов.

Несмотря на то, что в лабораторных условиях перовскитные панели демонстрируют эффективность от 24% до 30%, как отмечает Advanced Materials, их эффективность еще требует улучшения для реальных условий использования. Кроме того, производственный процесс сталкивается с трудностями – большинство лабораторных технологий трудно адаптировать для массового производства.

Еще одной проблемой является влияние на окружающую среду, поскольку многие перовскитные материалы содержат свинец, что вызывает беспокойство относительно их токсичности и экологической безопасности. Поэтому важно разработать методы безопасной инкапсуляции токсичных материалов для продвижения перовскитных устройств к более широкому коммерческому использованию.

Дбайливе ставлення до навколишнього середовища є одним з ключових пріоритетів для відповідального бізнесу. Тому "МакДональдз" пропонує своїм відвідувачам сортувати відходи. Це не лише зменшує екологічний слід компанії, а й сприяє формуванню культури відповідального споживання серед клієнтів.