100 USDT
Вступление
В мире солнечной энергии назревает революция. Ученые соревнуются в разработке нового типа солнечных элементов, использующих материалы, способные преобразовывать электричество эффективнее, чем современные панели.
Краткое пояснение
Солнечные элементы преобразуют солнечный свет в электричество, но текущие технологии имеют низкую эффективность, а производство дорогостоящее и энергоемкое. Перовскитные ячейки являются новым типом солнечных элементов, которые обещают более высокую эффективность и более низкие производственные затраты.
Обзор
В статье, опубликованной 26 февраля в журнале Nature Energy, исследователь Университета Колорадо в Боулдере и его международные коллеги представили инновационный метод изготовления новых солнечных элементов, известных как перовскитные ячейки, что является важным достижением для коммерциализации следующего поколения солнечных технологий.
Сегодня почти все солнечные панели изготавливаются из кремния с эффективностью 22%. Это означает, что кремниевые панели могут преобразовывать в электричество только около одной пятой энергии солнца, поскольку материал поглощает лишь ограниченную часть длин волн солнечного света. Производство кремния также дорогостоящее и энергоемкое.
Что такое перовскиты?
Перовскиты – синтетические полупроводниковые материалы, обладающие потенциалом для преобразования гораздо большего количества солнечной энергии, чем кремний, при более низкой себестоимости производства.
Преимущества перовскитных солнечных элементов
- Более высокая эффективность преобразования
- Более низкие производственные затраты
- Возможность создания тандемных ячеек с еще более высокой эффективностью
Вызовы в коммерциализации
Основной проблемой в производстве перовскитных ячеек в коммерческих масштабах является процесс нанесения полупроводника на стеклянные пластины, являющиеся строительными блоками панелей. В настоящее время процесс нанесения должен происходить в небольшом боксе, заполненном нереактивным газом, таким как азот, чтобы предотвратить реакцию перовскитов с кислородом, что снижает их производительность.
Почему это проблема?
Покрытие больших стеклянных поверхностей в азотном боксе по мере увеличения масштаба производства становится все более сложным и дорогостоящим.
Новое решение
Чтобы решить эту проблему, ученые нашли способ предотвратить вредную реакцию с воздухом. Они обнаружили, что добавление формата диметиламмония, или DMAFo, в раствор перовскита перед нанесением может предотвратить окисление материалов. Это открытие позволяет наносить покрытие вне небольшого бокса на открытом воздухе. Эксперименты показали, что перовскитные ячейки, изготовленные с добавкой DMAFo, могут достичь эффективности почти 25%, что сопоставимо с текущим рекордом эффективности для перовскитных ячеек в 26%.
Как добавка DMAFo решает проблему?
DMAFo препятствует взаимодействию перовскитов с кислородом, предотвращая их окисление и снижение производительности.
Улучшенная стабильность
Добавка также улучшила стабильность ячеек. Коммерческие кремниевые панели обычно сохраняют не менее 80% своей производительности в течение 25 лет, теряя около 1% эффективности в год. Однако перовскитные ячейки более реактивны и деградируют быстрее на воздухе. Новое исследование показало, что перовскитная ячейка, изготовленная с DMAFo, сохранила 90% своей эффективности после того, как исследователи подвергли ее воздействию светодиодного света, имитирующего солнечный свет, в течение 700 часов. Напротив, ячейки, изготовленные на воздухе без DMAFo, быстро разрушались уже после 300 часов.
Долгосрочные испытания
Хотя это очень обнадеживающий результат, за год насчитывается 8000 часов. Поэтому для определения долговечности этих ячеек необходимы более продолжительные испытания.
Что требуется для дальнейшего развития?
Для подтверждения коммерческой жизнеспособности перовскитных ячеек необходимы более длительные испытания и дальнейшее совершенствование их состава и производственных процессов.
Коммерциализация и приложения
Исследование приближает перовскитные солнечные элементы к коммерциализации. Команда исследователей активно разрабатывает тандемные ячейки с реальной эффективностью более 30%, срок службы которых такой же, как и у кремниевых панелей.
Что такое тандемные ячейки?
Тандемные ячейки состоят из двух или более различных типов солнечных элементов, соединенных последовательно. Они предлагают более высокую эффективность преобразования, чем отдельные ячейки.
С более высокой эффективностью и потенциально более низкими ценами эти тандемные ячейки могут иметь более широкое применение, чем существующие кремниевые панели, включая потенциальную установку на крышах электромобилей. Они могут увеличить запас хода автомобиля от 15 до 25 миль в день, чего достаточно для ежедневных поездок многих людей. Беспилотные летательные аппараты и парусные лодки также могут питаться от таких панелей.
Потенциал перовскитных ячеек
Перовскитные ячейки обещают революционизировать солнечную энергетику благодаря своей высокой эффективности, низкой стоимости и широким возможностям применения.
Заключение
После десятилетия исследований перовскитов инженеры создали перовскитные ячейки, эффективность которых сопоставима с кремниевыми ячейками, изобретенными 70 лет назад.
Будущее перовскитных ячеек
Оптимизация конструкции тандемных ячеек и совершенствование производственных процессов имеют большой потенциал для снижения стоимости и увеличения эффективности, что может сделать перовскитные ячейки доминирующей силой в солнечной энергетике в будущем.
FAQ по перовскитным солнечным элементам
1. Что такое перовскиты?
Перовскиты – это синтетические полупроводниковые материалы, обладающие высокой эффективностью преобразования солнечной энергии.
2. Как изготавливаются перовскитные солнечные элементы?
Перовскитные солнечные элементы изготавливаются путем нанесения тонкого слоя перовскитного материала на подложку, например, на стекло.
3. В чем преимущества перовскитных солнечных элементов по сравнению с кремниевыми?
Перовскитные солнечные элементы имеют более высокую эффективность преобразования, меньшую стоимость производства и более легкий вес.
4. Каковы недостатки перовскитных солнечных элементов?
Перовскитные солнечные элементы в настоящее время менее стабильны и имеют более короткий срок службы, чем кремниевые солнечные элементы.
5. Когда перовскитные солнечные элементы будут доступны для коммерческого использования?
Ожидается, что перовскитные солнечные элементы поступят в коммерческую эксплуатацию в течение ближайших 5-10 лет.
Примечания
Права принадлежат BITboosters.ru.
Пульс Новости 6.6 из 10
- Значимость новости: 1/10. Новость не имеет отношения к криптовалютному рынку.
- Инновационная ценность новости: 8/10. Новость представляет собой прорыв в разработке солнечных батарей с использованием перовскита.
- Потенциальное влияние новости на рынок: 7/10. Новость может повлиять на рынок возобновляемых источников энергии, если перовскитовые солнечные элементы станут коммерчески доступными.
- Релевантность новости: 0/10. Новость не релевантна криптовалютному рынку.
- Актуальность новости: 9/10. Новость описывает текущие исследования и разработки в области солнечной энергетики.
- Достоверность новости: 8/10. Новость опубликована в авторитетном научном журнале и ее авторы являются экспертами в данной области.
- Общий тон новости: 8/10. Новость передает оптимистичный тон и описывает потенциал перовскитовых солнечных элементов для будущего солнечной энергетики.
- Источник новости: 7/10. Новость опубликована на авторитетном веб-сайте, посвященном чистым технологиям, который предоставляет точную и актуальную информацию.
