В момента производството на слънчева енергия В много случаи продължава да изисква скъпи и сложни инсталации, което ограничава разширяването му. Въпреки това напредъкът в областта на фотоволтаичната енергия може да революционизира този сектор: възможността за прилагане фотоволтаични клетки под формата на боя върху широк спектър от повърхности. Тази техника, която все още се разработва, обещава да направи важни промени в начина, по който се генерира чиста електрическа енергия.
Изследователи на Университет на Шефилд в Обединеното кралство направиха значителна стъпка чрез разработване на фотоволтаични клетки, базирани на перовските, изобилен минерал на Земята. Най-впечатляващото в тази иновация е, че тази технология може да се прилага чрез пръскане, което я прави подобна на спрей боя. Тази способност да се превърне практически всяка повърхност в генератор на енергия има потенциала да трансформира сгради, превозни средства и други продукти в активни източници на възобновяема енергия.
Как работи фотоволтаичната боя?
Основата на тази иновация е в материала. The традиционни слънчеви клетки, като тези, които познаваме днес, се състоят главно от силиций, ефективен материал за преобразуване на слънчевата светлина в електричество, но който изисква производствени процеси, които включват високо потребление на енергия. Напротив, перовскитът е много по-лесен за производство и може да се нанася на много тънки слоеве (от порядъка на микрометри), което значително намалява производствените разходи.
La перовските Това е минерално съединение, което има способността да абсорбира слънчевата светлина ефективно. Разработвайки течна смес на базата на този материал, изследователите направиха възможно прилагането му под формата на спрей, създавайки слоеве, които могат да улавят слънчевата енергия. Методът на нанасяне чрез последователни слоеве, подобен на процеса на боядисване на автомобил или печатна преса, обещава бързо и икономично изпълнение, идеално за масово производство.
Освен това, перовскитът е не само по-достъпен от силиция, но е и много гъвкав. Това означава, че технологията може да се приложи в неравни повърхности (като превозни средства или мобилни устройства), където традиционните слънчеви панели нямат място.
Еволюцията на фотоволтаичната боя
Концепцията за използване на боя за генериране на електричество не е напълно нова. През 2011 г. изследователи от университета Нотр Дам в Индиана, САЩ, представиха идеята за използване на полупроводникови наночастици за производство на енергия. Ефективността на тези първи подходи обаче беше много ниска.
С течение на времето технологията се подобри благодарение на изследванията на квантовите точки и полупроводниковите материали. The квантови точки, например, са малки частици, които имат способността да улавят светлина и да я трансформират в електричество чрез процеси на квантовата физика. Въпреки че тези технологии все още са в процес на разработка, те вече са достигнали нива на ефективност, които съперничат на силициевите слънчеви панели.
La водородна соларна боя, разработена от изследователи от Кралския технологичен институт в Мелбърн (RMIT), е паралелна технология, която допълва фотоволтаиците. Тази иновация ни позволява да улавяме влажността от въздуха и да разграждаме водните молекули благодарение на използването на слънчева светлина, генерирайки водород като чисто гориво.
Предимства на боядисване с фотоволтаични клетки
Това, което прави тази технология революционна, е преди всичко нейната гъвкавост на приложението. Чрез възможността за прилагане на фотоволтаични клетки като боя върху всякакви повърхности се отварят нови възможности за генериране на чиста енергия на места, където традиционните панели са непрактични, като вертикални или извити повърхности в сгради, автомобили или мобилни устройства.
Второ, намаляване на разходите Това е ключов фактор. Перовскитът, в сравнение със силиция, е по-евтин за получаване и обработка. Освен това са необходими по-малко материали за създаване на функционален светлопоглъщащ слой, намалявайки производствените разходи и логистичните проблеми, свързани с производството и инсталирането на конвенционални слънчеви панели. Това го прави привлекателен вариант както за големи компании, така и за физически лица, търсещи по-достъпни енергийни решения.
Трета полза е приспособимост на повърхностите. Докато традиционните слънчеви панели са ограничени до плоски повърхности, фотоволтаичната боя може да се нанася върху множество повърхности, позволявайки например на покривите, външните стени и прозорците на сградите да генерират енергия. Това означава, че сградите могат да се превърнат в активен източник на производство на електроенергия благодарение на един прост слой боя.
Накрая на енергийна ефективност също се подобри. Въпреки че традиционните силициеви слънчеви клетки имат по-добри стойности на ефективност (близо до 25%), перовскитът е достигнал ефективност до 20%. Това прави фотоволтаичната боя жизнеспособна опция за производство на енергия в градски райони, където светлината получава по-голяма концентрация.
Предизвикателствата и бъдещето на фотоволтаичното боядисване
Въпреки предимствата си, слънчевата фотоволтаична технология за боядисване все още е изправена пред предизвикателства. Основният проблем е в издръжливостта и полезния живот на перовскитните слънчеви клетки, които са склонни да се разграждат по-бързо от тези, базирани на силиций. В момента изследователите работят върху подобряването на стабилността на перовскита, така че да може да предложи дълъг живот, сравним с традиционните слънчеви панели.
Друго предизвикателство е широкомащабното внедряване. Въпреки че са разработени прототипи и малки устройства, използващи фотоволтаична боя, тя все още не е достъпна в търговската мрежа за широката публика. Полагат се непрекъснати усилия за подобряване на производствените процеси и намиране на решения за пускане на тази технология на пазара през следващите години.
В допълнение, базираните на перовскит соларни клетки съдържат олово, което е екологичен недостатък. Проучват се методи за предотвратяване на изтичане на олово, както и вграждането на фосфатни соли да хване преднината, ако бъде пусната. Проучват се и алтернативи на оловото, така че въздействието върху околната среда на тези нови технологии да бъде намалено.
Развитието на допълнителни технологии, като например водородна слънчева боя и квантови точки, също обещава да подобри ефективността и възможностите за внедряване на фотоволтаичната боя. Простотата на прилагане на тези технологии в съществуващите инфраструктури ги прави обещаваща опция за индустриите на бъдещето.
Неизбежно е тази технология да продължи да се развива. С подкрепата на правителства, университети и частни институции, фотоволтаична боя Тя е готова да разгърне пълния си потенциал. Големи компании, като Google, вече са подали патенти, свързани с използването на тези технологии, което предполага, че комерсиализацията е все по-близо.
В недалечното бъдеще можем да видим как фотоволтаичната боя революционизира начина, по който генерираме чиста енергия, превръщайки повърхностите на нашите сгради, превозни средства и устройства в пасивни, но ефективни източници на електроенергия.