В покрайнините на Бранденбург ан дер Хавел, Германия, се намира фабрика, която обещава да революционизира бъдещето на слънчевата енергия. Там британската компания Oxford PV произвежда соларни клетки, които използват перовскити, материал, който мнозина смятат за ключов за бъдещето на слънчевата енергия. Тези клетки представляват нов тип технология, базирана на перовскит, която може да промени пейзажа на възобновяемата енергия.
Фабрика за соларни технологии
Фотоволтаичната фабрика в Оксфорд е заобиколена от спокойна природа, но вътре се разработват иновации, които биха могли да трансформират производството на слънчева енергия. Крис Кейс, главен технологичен директор на компанията, описва мястото като „реализацията на най-дълбоките ми стремежи“.
Oxford PV, заедно с други компании като QCells, се довери на перовскитната технология. Този фотоволтаичен материал, сравнително евтин и лесен за получаване, показа голям потенциал за подобряване на ефективността на слънчевите панели. Всъщност се очаква комерсиалните слънчеви панели с перовскитно-силициеви клетки да навлязат на пазара през следващата година.
Що се отнася до други компании в тази област, Hanwha QCells обяви намерението си да инвестира 100 милиона долара в производствена линия за тандемни слънчеви клетки, интегриращи силиций и перовскит, технология, която ще започне да функционира до края на 2024 г. Това показва, че големите марки залагат силно върху тази иновация.
Нов тип слънчева клетка с перовскитна технология
Това, което е очарователно при слънчевите клетки, направени с перовскит, е способността им да улавят по-голямо количество слънчева светлина в сравнение с конвенционалните силициеви клетки. Чрез интегриране на двата материала, чрез това, което е известно като тандемни слънчеви клеткиобщата ефективност на преобразуване на енергия може да се увеличи. Докато силициевите соларни клетки сами по себе си могат да достигнат до 26% ефективност, перовскитните тандемни клетки лесно надхвърлят тази граница, достигайки до 31,6%, както наскоро беше демонстрирано от института Fraunhofer.
Тандемните клетки имат предимството да улавят по-голям диапазон от слънчеви дължини на вълните. Това позволява до 20% по-високо производство на енергия в сравнение с традиционните силициеви клетки. Първоначалната цена на перовскитите обаче остава предизвикателство, въпреки че привържениците на технологията отбелязват, че в гъсти градски райони или индустриални комплекси, където земята е ограничена, увеличеното производство на електроенергия бързо ще компенсира допълнителните разходи.
Въздействие на новия тип перовскитна слънчева клетка
Въздействието на тази технология е значително. За разлика от силиконовите клетки, перовскитните клетки могат да се произвеждат при много по-ниски температури, което намалява производствените разходи. Освен това те са по-гъвкави и по-леки и могат да се прилагат върху по-разнообразни повърхности, като балкони или дори дограма.
Очаква се пазарът на слънчева енергия да се нуждае от до 75 теравата (TW) капацитет инсталирани до 2050 г. в сравнение със сегашните 1,2 TW. Въпреки напредъка в перовскитите, предизвикателството остава тяхната издръжливост. Въпреки това важен напредък в материалите и повърхностните обработки, като напр пасивация, значително подобряват своята дългосрочна стабилност.
Например, изследователите са открили, че пасивирането с помощта на аминосилани може да подобри както ефективността, така и оперативната стабилност на перовскитните клетки. Благодарение на тези обработки е възможно да се запази до 95% от първоначалната ефективност след 1.500 часа употреба при екстремни условия.
Рекордьори по ефективност
Перовскитните слънчеви клетки са се развили много бързо. Докато през 2009 г. те едва успяваха да превърнат 3,8% от слънчевата светлина в енергия, сегашните версии вече достигат 26,1% ефективност и дори 31,6% в тандемната им форма със силиций, както споменахме по-рано.
Освен това някои лаборатории по света изследват още по-усъвършенствани версии на тези клетки, като клетки тандем перовскит-перовскит, които напълно се лишават от силиций и вече са постигнали ефективност от 28,49%. Въпреки че тези версии все още са в процес на разработка, те предлагат възможност за още по-голямо генериране на енергия благодарение на способността им да улавят различни части от слънчевия спектър с материали, много по-евтини от силиция.
На практика този напредък не само разширява традиционните граници на слънчевите клетки, но може да намали общите разходи за тези технологии, правейки ги по-достъпни и гъвкави за широк спектър от приложения. Това е от ключово значение за масовото приемане на слънчева енергия по света.
С всички тези иновации, въпреки че все още има предизвикателства за решаване, като разграждане поради влажност или топлина, перовскитът е на път да генерира истинска революция в индустрията за възобновяема енергия. Ако напредъкът в издръжливостта може да достигне този в ефективността, перовскитите вероятно ще надминат настоящите технологии и радикално ще променят начина, по който светът консумира слънчева енергия.
Тъй като тази технология продължава да чупи рекорд след рекорд, няма съмнение, че сме на прага на нова ера за слънчевата енергия, ера, в която чистата енергия ще бъде по-ефективна, достъпна и жизнеспособна от всякога.