Переход на Возобновляемая энергия как солнечная энергия имеет решающее значение в борьбе с изменением климата. Однако, несмотря на то, что с момента своего появления солнечная технология добилась значительных успехов, она по-прежнему нуждается в новых технологиях, чтобы стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу. В этом сценарии перовскиты, последнее изобретение в секторе возобновляемых источников энергии, могут изменить правила игры в развитии эффективной солнечной энергии.
Традиционные солнечные панели изготавливаются с использованием кристаллического кремния (c-Si) или тонкопленочных солнечных технологий, которые имеют ограниченную эффективность. Однако перовскиты представляют собой легкие и гибкие кристаллические структуры, которые можно легко нанести на любую поверхность, гибкую или текстурированную. Благодаря этому они могли привести к созданию более тонких и легких солнечные панели, способные работать при комнатной температуре и генерировать больше электроэнергии от солнца при меньших затратах, чем кремниевые солнечные элементы.
Хотя применение перовскитов еще не было коммерциализировано, они являются предметом текущих исследований и инвестиций. Поскольку многие компании стремятся использовать свой потенциал, сейчас самое время узнать о солнечных элементах на основе перовскита, их технологии и их отличиях от традиционных солнечных элементов.
Содержание
Что такое перовскит?
Как изготавливают солнечные батареи из перовскита?
Различные типы перовскитных солнечных элементов
Солнечные элементы из перовскита против солнечных элементов из кристаллического кремния
Заключение
Что такое перовскит?
В отличие от кристаллического кремний, перовскиты представляют собой семейство материалов с уникальной кристаллической структурой, сходной с одноименным минералом, впервые обнаруженным в России в 1839 г. Однако только в 2006 г. исследование, опубликованное три года спустя, в 2009 году.
Существует несколько разновидностей перовскитов. Первый обнаруженный перовскит состоял из оксида кальция и титана. Позже были обнаружены многие типы перовскитов, в том числе содержащие метиламмоний трииодид свинца. Тем не менее, наиболее выгодными для солнечной энергетики являются перовскиты. кристаллов из органических и неорганических молекул, соединенных с атомами олова или свинца.
Перовскиты являются наиболее перспективными из трехrd поколение фотоэлектрические (PV) системы, что меняет правила игры в солнечной промышленности. Было обнаружено, что за последние пять лет эффективность перовскитного солнечного элемента увеличилась с менее чем 4% до более 20%. Прогнозируется, что в следующие 15 лет их эффективность вырастет и превзойдет 30%. По этой причине считается, что солнечные элементы на основе перовскита потенциально заменят традиционные солнечные панели c-Si и большинство тонкопленочных фотоэлектрических элементов.
Как изготавливают солнечные батареи из перовскита?
Проще говоря, солнечные элементы из перовскита создаются с помощью процесса, называемого «мокрой химией», когда в растворе смешиваются такие материалы, как галогенид метиламмония, йодид свинца метиламмония и другие добавки. Эту смесь можно наносить на стекло, оксид металла, кремниевые солнечные элементы, гибкие полимеры или даже на прозрачное дерево.
Нанесение раствора перовскита на основной материал осуществляется с помощью центрифугирования, основанного на той же концепции, что и машины Spin-Art, которыми пользуются дети. Раствор либо распыляется, либо капает на подложку, при этом подложка вращается с высокой скоростью, что позволяет тонкому слою раствора равномерно распределяться по ее поверхности. Когда растворитель в смеси испаряется, остается пленка перовскита в виде тонких слоев кристаллов перовскита, которые можно легко подключить к солнечному элементу.
Однако существует не только один метод производства перовскита. солнечные батареи, такие как вспомогательное испарение, двухэтапное осаждение и термическое осаждение из паровой фазы.
Различные типы перовскитных солнечных элементов
В целом все солнечные элементы имеют общие черты. К ним относятся по крайней мере один отрицательный слой, положительный слой фотогальванического материала и проводящие передний и задний электроды. Электроды переносят заряженные солнцем электроны из отрицательного слоя по проводу для выработки электричества, а затем возвращают их обратно в положительный слой. Кроме того, после установки в солнечный модуль все солнечные элементы герметизируются в герметизирующем слое для защиты от атмосферных воздействий.
Теперь, что касается различных типов перовскитные солнечные элементыНаибольшее значение имеют два типа — тонкопленочные ячейки и тандемные ячейки. Тонкопленочные элементы содержат только перовскиты в качестве фотогальванического материала, тогда как тандемные элементы могут иметь несколько слоев перовскита или тонкий слой перовскита поверх слоя кристаллического кремния.
Существуют также тонкопленочные тандемные ячейки. Здесь клетки содержат медь слои селенида индия-галлия (CIGS), покрытые слоем перовскита. Тонкопленочные тандемные элементы — уже совершенная солнечная технология.
Солнечные элементы из перовскита против солнечных элементов из кристаллического кремния
Солнечные элементы из кристаллического кремния, считающиеся зрелой технологией с хорошо налаженными процессами массового производства, десятилетиями были нормой в солнечной промышленности. Они имеют структуру AI-BSF, где в поглощающем слое используется монокристаллический или поликристаллический c-Si.
Интересное различие между перовскитом и c-Si заключается в их способности поглощать свет. перовскит клеток может реагировать на широкий спектр цветов солнечного спектра, в то время как c-Si может поглощать свет только с длиной волны, равной или превышающей 1,100 нм. Это связано со структурой ячеек перовскита, которая позволяет электронам эффективно проникать через толстые слои. В результате они могут преобразовывать большее количество солнечного света в электричество, что способствует более высокой эффективности перовскитов.
Наивысшая зарегистрированная эффективность перовскитного солнечного элемента составляет 29.15%, по сравнению с более низкими 25.4%, продемонстрированными солнечными элементами c-Si. Учитывая, что кристаллический кремний Al-BSF является хорошо отработанной технологией, это доказывает многообещающий потенциал перовскитных солнечных панелей.
Наконец, перовскит солнечные батареи представить низкопотенциальный материал и снизить затраты на обработку. Они также могут быть изготовлены в различных цветах, что позволяет потребителям настраивать продукт в соответствии со своими потребностями. Дополнительные характеристики перовскитных солнечных элементов, такие как гибкость, легкий вес и полупрозрачность, убедили исследователей и разработчиков электроники в том, что различные применения перовскитных солнечных элементов могут заменить c-Si. technology в долгосрочной перспективе.
Когда люди смогут покупать перовскитные солнечные батареи? Заключение
Исследователи и специалисты в области Возобновляемая энергия промышленность рассматривает перовскиты как многообещающий материал для разработки дешевых, эффективных и экологически чистых солнечных элементов. В результате многие предприятия и организации в настоящее время изучают потенциал перовскитных солнечных элементов, в том числе Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), Oxford PV, Qcells и другие. Хотя производимые ими элементы представляют собой испытательные элементы размером с почтовую марку, еще не готовые к продаже населению, крупномасштабная коммерциализация может быть не за горами.
