Кремнієво-кальцієво-титанові сонячні батареї повністю змінять ефективність виробництва електроенергії
Кремнієво-кальцієво-титанові сонячні батареї повністю змінять ефективність виробництва електроенергіїі
Традиційні сонячні батареї на основі кремнієвих напівпровідникових сполук мають теоретичну максимальну ефективність 29% у перетворенні сонячного світла в електричну енергію. Однак, об’єднавши другий шар перовскіту з базовим шаром кремнію, сонячні елементи можуть перевищити цей поріг ефективності в найближчому майбутньому.
Перовскіт є різновидом сполуки з такою ж кристалічною структурою, що й мінерал оксиду титану кальцію. Цей надзвичайно гнучкий матеріал можна використовувати для різних застосувань, включаючи ультразвукові машини, мікросхеми зберігання та сонячні батареї для виробництва електроенергії. Останні дослідження показують, що перовскіт може бути a"секретна зброя"підняти ефективність виробництва електроенергії в промисловості сонячних батарей на новий рівень.
Сучасна технологія сонячних батарей швидко наближається до свого найвищого рівня ефективності, але все ще не відповідає рівню, необхідному для сонячної енергії як важливого пом’якшувального фактора у вирішенні проблеми глобального потепління. Вчені заявили, що ефективність має перевищувати 30%, а швидкість встановлення нових сонячних панелей має бути в десять разів вищою за поточний рівень впровадження.
Додавши додатковий шар оксиду кальцію та титану (обидва з напівпровідниковими властивостями) на кремнієвій підкладці, можна збільшити енергію, що вловлюється від сонячного світла. Кремнієвий шар вловлює електрони в червоному світлі, а кальцієво-титановий шар вловлює синє світло. Покращення потужності поглинання енергії призведе до зниження загальної ціни сонячної енергії, тим самим прискоривши розгортання та впровадження сонячних панелей.
Вчені витратили кілька років на розробку ефективної кремнієво-кальцієво-титанової технології сонячних батарей, і 2023 рік, здається, стане важливою віхою в цій галузі. Недавні дослідження дозволили підвищити ефективність кремнієвих перовскітових батарей до понад 30%. Темпи прогресу настільки швидкі, що ця технологія незабаром продемонструє свою розширену функціональність у комерційних продуктах.
Стефаан Де Вольф, професор матеріалознавства та інженерії в Університеті науки і технологій короля Абдалли в Саудівській Аравії, вважає, що в 2023 році сфера технологій сонячних батарей принесе значний прогрес. Команда Де Вольфа досягла рівня ефективності 33,7% у кремнієвих перовскітових сонячних елементах, але деталі їхньої роботи ще потрібно опублікувати в наукових журналах.Інша дослідницька група під керівництвом Стіва Альбрехта з Берлінського центру матеріалів і енергії імені Гельмгольца в Німеччині нещодавно опублікувала дослідження послідовно з’єднаної кремнієвої перовскітової батареї, яка може досягти ефективності перетворення енергії до 32,5%. Третя група під керівництвом Xin Yu Chin з École Polytechnique Fédérale de Lausanne у Лозанні, Швейцарія, довела, що ККД серійної батареї досягає 31,25%, з"потенціал високої ефективності та низької вартості виробництва".
Де Вольф заявив, що перевищення 30% енергетичного порогу підвищить впевненість людей у тому, що"високоефективна та недорога фотоелектрична генерація електроенергії може бути представлена на ринку". До 2022 року потужність виробництва сонячної енергії досягне 1,2 терават (ТВт), а до 2050 року її необхідно збільшити щонайменше до 75 ТВт, щоб полегшити найбільш катастрофічну ситуацію, спричинену глобальним потеплінням і викидами парникових газів.