Гибкие солнечные элементы из перовскита послужат основой для «энергетического интернета» - «Технологии»

Раньше прогресс в развитии солнечных технологий шел неспешными темпами. Первые кремниевые солнечные панели, ставшие основой фотоэлектрических технологий, были собраны еще в начале 1950-х годов, и тогда они могли конвертировать в электричество только 6% солнечного света. Спустя 30 лет производительность солнечных панелей увеличилась до 20%, в следующие три десятилетия – примерно еще на 5%.

Когда новый материал, появившийся в 2010 году, за восемь лет увеличил производительность с 3.8% до 22.7%, это вышло за рамки научных исследований и привлекло большой интерес рынка.

Речь идет о перовските – природном минерале, в обилии присутствующем в земной коре. Перовскитные фотоэлектрические ячейки можно создавать с включением разных материалов с подходящей кристаллической структурой, которая обеспечивает их полупроводниковые свойства. Иногда их называют гибридными перовскитовыми элементами, потому что они обладают лучшими характеристиками различных фотоэлектрических элементов.

В традиционной технологии кремний плавится в высокотемпературной печи, нарезается идеально ровными пластинами и спаивается в фотоэлектрические панели. Перовскит же можно наносить как чернила, то есть на его производство уходит намного меньше энергии. Перовскит мягче кремния и его можно наносить на гибкие пленки, которые, в свою очередь, можно крепить на поверхность электронных приборов, машин и даже на одежду. В теории максимальная производительность перовскита может достигать 33%, и с нынешними темпами развития технологии такого результата можно добиться в течение ближайших десяти лет.

Главной проблемой в использовании перовскита в солнечной энергетике является нестабильность – его кристаллическая структура легко разрушается, особенно под действием кислорода и влаги. В первых опытах жизненный цикл перовскита измерялся часами, но за прошедшие годы ее удалось увеличить до шести недель. Очевидным направлением улучшения технологии является защита материала от воздействия воздуха.

Читайте также: Блокчейн и WePower сделают торговлю «чистой» энергией доступной для всех

Дополнительный барьер на пути распространения перовскитов может носить экономический характер. Рынок солнечных батарей настраивался на использование кремниевых фотоэлектрическим систем, и отладка его механизмов работы и доходности длилась уже более 30 лет. Прямая конкуренция с традиционными солнечными панелями также может не принести ожидаемых результатов. В тоже время, многообещающим может стать применение перовскита в сочетании с другими солнечными элементами, путем создания многослойных ячеек. В таких устройствах каждый слой отвечает за преобразование в электричество света определенной волны. Так называемые «тандемные» солнечные элементы уже показали эффективность выше 40% – вдвое больше, чем у традиционных солнечных панелей, которые доступны сегодня на рынке.

Ученые полагают, что перовскит – одна из немногих технологий, способных перестроить нашу энергетическую систему с нуля. В настоящее время доля солнечной энергии составляет всего около 2 процентов в глобальной энергетической выработке. Чтобы значительно увеличить ее использование потребуется огромные количество дешевых солнечных батарей и множество новых, помимо традиционных СЭС, мест для их размещения. С технологией, такой как перовскит, наши здания, дороги и транспортные средства могут собирать значительную часть этой солнечной энергии.

По мнению исследователей, в будущем человечеству придется отказаться от привычной энергетической инфраструктуры с ее крупными производителями и централизованными сетями. На смену ей может прийти так называемый «энергетический интернет» – демократизированная, децентрализованная электрическая система, в которой каждый сможет независимо производить, использовать и торговать возобновляемой энергией. И такие примеры уже есть.

Читайте также: Новый способ инвестирования в солнечную энергетику предлагает стартап Sun Exchange

Источник: wired.com