Гнучкі та тонкі сонячні елементи з перовскіта можуть стати основою для «енергетичного інтернету»
Фото: Wired

Раніше прогрес у розвитку сонячних технологій йшов неспішними темпами.

Перші кремнієві сонячні панелі, що стали основою фотоелектричних технологій, були зібрані ще на початку 1950-х років, і тоді вони могли конвертувати в електрику тільки 6% сонячного світла. Через 30 років продуктивність сонячних панелей збільшилася до 20%, в наступні три десятиліття – приблизно ще на 5%.

Коли новий матеріал, що з’явився у 2010 році, за вісім років збільшив продуктивність з 3.8% до 22.7%, це вийшло за рамки наукових досліджень і привернуло велику цікавість ринку.

Йдеться про Перовськіт – природний мінерал, який вдосталь присутній у земній корі. Перовськітні фотоелектричні осередки можна створювати з включенням різних матеріалів з відповідною кристалічною структурою, яка забезпечує їх напівпровідникові властивості. Іноді їх називають гібридними перовськітовими елементами, тому що вони мають кращі характеристики різних фотоелектричних елементів.

У традиційній технології кремній плавиться в високотемпературної печі, нарізається ідеально рівними пластинами і зпаюється в фотоелектричні панелі. Перовськіт же можна наносити як чорнило, тобто на його виробництво йде набагато менше енергії. Перовськіт м’якше кремнію і його можна наносити на гнучкі плівки, які, в свою чергу, можна кріпити на поверхню електронних приладів, машин і навіть на одяг. В теорії максимальна продуктивність перовськіта може досягати 33%, і з нинішніми темпами розвитку технології такого результату можна досягти протягом найближчих десяти років.

Головною проблемою у використанні перовськіта в сонячній енергетиці є нестабільність – його кристалічна структура легко руйнується, особливо під дією кисню і вологи. У перших дослідах життєвий цикл перовськіта вимірювався годинами, але за минулі роки її вдалося збільшити до шести тижнів. Очевидним напрямом поліпшення технології є захист матеріалу від впливу повітря.

Читайте також: Науковці змінили еталон кілограма

Додатковий бар’єр на шляху поширення перовськітів може носити економічний характер. Ринок сонячних батарей налаштовувався на використання кремнієвих фотоелектричним систем, і налагодження його механізмів роботи і прибутковості тривала вже більше 30 років. Пряма конкуренція з традиційними сонячними панелями також може не принести очікуваних результатів. Водночас, багатообіцяючим може стати застосування перовськіта в поєднанні з іншими сонячними елементами, шляхом створення багатошарових осередків. У таких пристроях кожен шар відповідає за перетворення в електрику світла певної хвилі. Так звані «тандемні» сонячні елементи вже показали ефективність вище 40% – вдвічі більше, ніж у традиційних сонячних панелей, які доступні сьогодні на ринку.

Вчені вважають, що перовськіт – одна з небагатьох технологій, здатних перебудувати нашу енергетичну систему з нуля. Зараз, частка сонячної енергії становить всього близько 2 відсотків в глобальній енергетичній виробленні. Щоб значно збільшити її використання буде потрібно величезні кількість дешевих сонячних батарей і безліч нових, крім традиційних СЕС, місць для їх розміщення. З технологією, такий як перовськіт, наші будівлі, дороги і транспортні засоби можуть збирати значну частину цієї сонячної енергії.

На думку дослідників, в майбутньому людству доведеться відмовитися від звичної енергетичної інфраструктури з її великими виробниками і централізованими мережами. На зміну їй може прийти так званий «енергетичний інтернет» – демократизована, децентралізована електрична система, в якій кожен зможе незалежно виробляти, використовувати і торгувати відновлюваною енергією. І такі приклади вже є.

Джерело: Wired


Будьте у курсі останніх подій — підписуйтеся на нашу сторінку у Facebook та канал в Telegram