Geçiş yenilenebilir enerji Tıpkı iklim değişikliğiyle mücadelede güneş enerjisinin önemi gibi. Bununla birlikte, güneş enerjisi teknolojisi başlangıcından bu yana kayda değer ilerlemeler kaydetmiş olsa da, fosil yakıtlara uygun bir alternatif haline gelmesi için hâlâ yeni teknolojilere ihtiyacı var. Bu senaryoda, yenilenebilir enerji sektöründeki en son buluş olan perovskitler, verimli güneş enerjisinin geliştirilmesinde oyunun kurallarını değiştirebilir.
Geleneksel güneş panelleri, sınırlı verimliliğe sahip kristal silikon (c-Si) veya ince film güneş teknolojileri kullanılarak yapılır. Bununla birlikte, perovskitler, esnek veya dokulu herhangi bir yüzeye kolayca yerleştirilebilen hafif ve esnek kristal yapılardır. Bu sayede daha ince ve daha hafif ürünlerin yaratılmasına öncülük edebilirler. güneş panelleri, oda sıcaklığında çalışabilir ve silikon güneş pillerinden daha düşük maliyetle güneşten daha fazla elektrik üretebilir.
Henüz hiçbir perovskit uygulaması ticarileştirilmemiş olsa da, bunlar devam eden bir araştırma ve yatırım konusudur. Potansiyellerini kullanmak isteyen birçok şirket için, şimdi perovskite güneş pilleri, teknolojileri ve bunların geleneksel güneş pillerinden nasıl farklı olduğu hakkında bilgi edinmenin tam zamanı.
İçindekiler
perovskit nedir?
Perovskite güneş pilleri nasıl yapılır?
Perovskite güneş pillerinin farklı türleri
Perovskite güneş pilleri ve kristal silikon güneş pilleri
Sonuç
perovskit nedir?
kristalin aksine silikon, perovskitler, ilk olarak 1839'da Rusya'da keşfedilen aynı isimli minerale benzer benzersiz bir kristal yapıya sahip bir malzeme ailesidir. Ancak, perovskitlerin emilmiş malzemeler olarak ilk kez araştırıldığı 2006 yılına kadar araştırma üç yıl sonra, 2009'da yayınlandı.
Birkaç çeşit perovskit mevcuttur. İlk keşfedilen perovskit, kalsiyum titanyum oksitten oluşuyordu. Daha sonra, metil amonyum kurşun triiyodür içerenler de dahil olmak üzere birçok perovskit türü keşfedildi. Bununla birlikte, güneş enerjisi endüstrisi için en avantajlı olan perovskitler, kristaller kalay veya kurşun atomlarına bağlı organik ve inorganik moleküllerden yapılmıştır.
Perovskites, 3'ün en umut verici olanıdır.rd nesil fotovoltaik (PV) sistemleri, onları güneş enerjisi endüstrisinde oyunun kurallarını değiştiren bir unsur haline getiriyor. Son beş yılda, bir perovskit güneş pilinin veriminin %4'ün altından %XNUMX'ün üzerine çıktığı bulundu. %20. Önümüzdeki 15 yıl içinde, verimliliklerinin daha da artacağı tahmin ediliyor. %30. Bu nedenle, perovskite güneş pillerinin potansiyel olarak geleneksel c-Si güneş panellerinin ve çoğu ince film fotovoltaiklerin yerini alacağına inanılıyor.
Perovskite güneş pilleri nasıl yapılır?
Basit bir ifadeyle, perovskite güneş pilleri, metilamonyum halojenür, metilamonyum kurşun iyodür ve diğer katkı maddeleri gibi malzemelerin bir çözelti içinde karıştırıldığı "ıslak kimya" adı verilen bir işlemle oluşturulur. Bu karışım cam, metal oksit, silikon güneş pilleri, esnek polimerler ve hatta şeffaf ahşap üzerine uygulanabilir.
Perovskite solüsyonunun temel malzeme üzerine biriktirilmesi, çocuklar tarafından kullanılan Spin-Art makineleriyle aynı konsepte dayanan spin-coating yoluyla gerçekleştirilir. Çözelti, alt tabaka üzerine ya püskürtülür ya da damlatılır, alt tabaka yüksek hızda döndürülür ve ince bir çözelti tabakasının yüzeyi boyunca eşit şekilde yayılması sağlanır. Karışımdaki çözücü buharlaştığında, bir güneş hücresine kolayca bağlanabilen ince perovskite kristalleri katmanları olarak geride bir perovskite filmi kalır.
Bununla birlikte, perovskite üretimi için tek bir yöntemden daha fazlası vardır. Güneş hücreleribuhar yardımı, iki aşamalı biriktirme ve termal buhar biriktirme gibi.
Perovskite güneş pillerinin farklı türleri
Genel olarak, tüm güneş pillerinin ortak noktaları vardır. Bunlar arasında en az bir negatif katman, bir pozitif fotovoltaik malzeme katmanı ve iletken bir ön ve arka elektrot bulunur. Elektrotlar, negatif tabakadan güneş tarafından yüklenen elektronları pozitif tabakaya geri getirmeden önce elektrik üretmek için bir tel boyunca taşır. Ek olarak, bir güneş modülüne monte edildikten sonra, tüm güneş pilleri, onları hava koşullarından kaynaklanan hasarlardan korumak için bir kapsülleme katmanıyla kapatılır.
Şimdi, farklı türlere gelince, perovskit güneş pilleri, iki tür çok önemlidir - ince film hücreleri ve tandem hücreler. İnce film hücreler, fotovoltaik malzeme olarak yalnızca perovskitler içerirken, tandem hücreler birkaç perovskit katmanına veya kristalin bir silikon katmanın üzerinde ince bir perovskite katmanına sahip olabilir.
İnce film tandem hücreleri de vardır. Burada, hücreler içerir bakır perovskite tabakası ile kaplanmış indiyum galyum selenid (CIGS) tabakaları. İnce film tandem hücreler zaten mükemmel bir güneş enerjisi teknolojisidir.
Perovskite güneş pilleri ve kristal silikon güneş pilleri
Yerleşik seri üretim süreçleri ile olgunlaşmış teknoloji olarak kabul edilen kristal silisyum güneş pilleri, güneş enerjisi endüstrisinde onlarca yıldır norm olmuştur. Bunlar, soğurucu katmanda monokristal veya polikristal c-Si'nin kullanıldığı bir AI-BSF yapısına sahiptir.
Perovskite ve c-Si arasındaki ilginç bir fark, ışık emme potansiyelleridir. Perovskit hücreler güneş spektrumundaki geniş bir renk yelpazesine yanıt verebilirken, c-Si yalnızca 1,100 nm'ye eşit veya daha büyük dalga boyundaki ışığı emebilir. Bunun nedeni, elektronların kalın katmanlardan verimli bir şekilde nüfuz etmesine izin verdiği için perovskit hücrelerinin yapısından kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, daha yüksek miktarda güneş ışığını elektriğe dönüştürebilirler, bu da perovskitlerin daha yüksek verimliliğine katkıda bulunur.
Bir perovskite güneş pilinin kaydedilen en yüksek verimliliği 29.15,% c-Si güneş pilleri tarafından sergilenen daha düşük %25.4 ile karşılaştırıldığında. Kristal silikon Al-BSF'nin oldukça olgunlaşmış bir teknoloji olduğu düşünüldüğünde, bu, perovskite güneş panellerinin umut verici potansiyelini kanıtlıyor.
Son olarak, perovskit Güneş hücreleri düşük potansiyel malzeme ve azaltılmış işleme maliyetleri sunar. Ayrıca çeşitli renklerde üretilebilirler, bu da tüketicilerin ürünü kendi ihtiyaçlarına göre özelleştirmelerine olanak tanır. Perovskite güneş pillerinin esneklik, hafiflik ve yarı şeffaflık gibi ek özellikleri, araştırmacıları ve elektronik tasarımcıları perovskite güneş pillerinin çeşitli uygulamalarının c-Si'nin yerini alabileceği konusunda ikna etti. teknoloji uzun vadede.
İnsanlar ne zaman perovskite güneş pilleri satın alabilir? Bir sonuç
Araştırmacılar ve uzmanlar, yenilenebilir enerji endüstri, perovskitleri ucuz, verimli ve çevre dostu güneş pilleri geliştirmek için umut verici bir malzeme olarak görüyor. Sonuç olarak, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL), Oxford PV, Qcells ve diğerleri dahil olmak üzere birçok işletme ve kuruluş şu anda perovskite güneş pillerinin potansiyelini araştırıyor. Ürettikleri hücreler, posta pulu boyutunda ve henüz halka satılmaya hazır olmayan test hücreleri olsa da, büyük ölçekli ticarileştirme çok uzak olmayabilir.
