Когда дело доходит до будущего солнечных батарей, некоторые инженеры думают, что мы должны распрощаться с кремнием и заменить его оксидом кальция и титана, также известным как перовскит.
Мы должны отказаться от кремния и вместо этого обратиться к перовскиту, чтобы развить солнечную энергетику, утверждают инженеры-исследователи из Корнельского университета.
В своих последних работах исследователи обнаружили, что фотогальванические пластины в солнечных панелях, состоящие из полностью перовскитных структур, превосходят фотогальванические элементы, сделанные из современного кристаллического кремния. Фактически, было обнаружено, что полностью перовскитные структуры превосходят даже тандемные ячейки перовскит-кремний, которые сложены таким образом, чтобы они лучше поглощали свет.
С тех пор как в середине 2000-х исследователи обнаружили, что перовскит можно использовать в качестве энергосолнечного материала, в технологии произошло несколько скачков - от уровня эффективности всего 2% в 2006 году до 25,2% в 2020 году в однопереходных архитектурах. (а в тандемных ячейках на основе кремния до 29,1%).
Особенно в последние несколько лет перовскит начал получать признание как своего рода чудо-материал. Сегодня исследовательские группы по всему миру, например, недавно в Калифорнийском университете в Беркли, делают новаторские открытия о перовските, которые могут помочь нам достичь так называемого бума солнечной энергии.
Согласно исследованию Корнелла, опубликованному в журнале Science Advances, цельноперовскитные элементы не только обеспечивают более быструю окупаемость инвестиций, чем солнечные панели на основе кремния, но и могут потреблять меньше энергии во время производства. В статье анализируется энергетический жизненный цикл и воздействие на окружающую среду современных тандемных солнечных элементов из кремния и перовскитов.
Согласно исследованию группы Корнелла, кремниевые фотоэлектрические элементы требуют дорогих начальных затрат энергии, и в среднем требуется около 18 месяцев, чтобы получить отдачу. Напротив, пластина солнечного элемента с тандемной конфигурацией из перовскита обеспечивает окупаемость энергии при первоначальных инвестициях за четыре месяца - сокращение в 4,5 раза.
Однако солнечные батареи не вечны. Со временем они становятся менее эффективными и требуют замены. И так же, как на этапе производства, разрушение и переработка кремниевых панелей очень энергоемки, тогда как перовскитные элементы легче переработать. Чтобы проиллюстрировать свою точку зрения, инженеры использовали аналогию с автомобилем. В то время как использование кремниевых солнечных элементов сродни замене всего автомобиля по окончании срока его службы, замена перовскитных солнечных элементов сродни установке новой батареи.
© digitrode.ru