Sel Suria Perovskite: Masa Depan Tenaga Boleh Diperbaharui?

Perovskite adalah kelas bahan yang mempunyai struktur kristal serupa dengan mineral perovskite, yang pertama kali ditemui di Rusia pada akhir abad ke-19. Perovskit didapati mempamerkan pelbagai sifat menarik, seperti piezoelektrik, ferroelektrik, dan semikonduktiviti, menjadikannya berguna untuk pelbagai aplikasi.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, perovskit telah mendapat perhatian yang ketara dalam bidang fotovoltaik kerana kuasanya yang tinggi kecekapan penukaran (PCE) dan kos pengeluaran yang rendah. Sel suria Perovskite (PSC) telah ditunjukkan mencapai PCE melebihi 25%, yang setanding atau lebih tinggi daripada sel suria berasaskan silikon tradisional. Selain itu, perovskit boleh disintesis dengan mudah menggunakan kaedah berasaskan penyelesaian, yang menjadikannya calon yang menjanjikan untuk pengeluaran berskala besar. Bahan
Perovskite juga telah diterokai untuk aplikasi lain seperti LED, laser dan penderia. Walau bagaimanapun, masih terdapat banyak cabaran yang perlu ditangani sebelum perovskit boleh digunakan secara meluas dalam aplikasi ini, seperti kestabilan dan kebolehskalaan.
Apakah kelebihan menggunakan sel solar perovskit?
Terdapat beberapa kelebihan menggunakan sel solar perovskit (PSC) berbanding sel suria berasaskan silikon tradisional:
1. Kecekapan penukaran kuasa tinggi (PCE): PSC telah ditunjukkan mencapai PCE melebihi 25%, yang setanding atau lebih tinggi daripada sel suria berasaskan silikon tradisional.
2. Kos pengeluaran yang rendah: Perovskit boleh disintesis dengan mudah menggunakan kaedah berasaskan penyelesaian, yang menjadikannya calon yang menjanjikan untuk pengeluaran berskala besar.
3. Substrat fleksibel: PSC boleh dibuat pada substrat fleksibel, yang membolehkan pembangunan panel solar yang fleksibel dan ringan.
4. Voltan litar terbuka tinggi (Voc): PSC telah ditunjukkan mencapai nilai Voc yang tinggi, yang bermanfaat untuk meningkatkan kecekapan sel suria.
5. Degradasi akibat cahaya rendah: PSC didapati kurang terdedah kepada degradasi akibat cahaya berbanding sel suria berasaskan silikon tradisional.
6. Mobiliti pembawa cas tinggi: Perovskit mempunyai mobiliti pembawa cas yang tinggi, yang membolehkan pengangkutan elektron pantas dan kecekapan penukaran kuasa tinggi.
7. Fabrikasi berskala: Bahan perovskite boleh disintesis dengan mudah menggunakan kaedah berasaskan penyelesaian, yang menjadikannya calon yang menjanjikan untuk pengeluaran berskala besar.
8. Kestabilan haba yang tinggi: PSC didapati stabil di bawah suhu tinggi, yang penting untuk aplikasi luar.
9. Kos bahan mentah yang rendah: Bahan mentah yang digunakan untuk membuat perovskit adalah agak murah dan banyak, yang boleh menyebabkan kos pengeluaran yang lebih rendah.
10. Potensi untuk sel solar tandem: PSC boleh disepadukan dengan mudah ke dalam sel solar tandem, yang boleh membawa kepada kecekapan yang lebih tinggi dan prestasi yang lebih baik.
Apakah cabaran menggunakan sel solar perovskite?
Walaupun terdapat banyak kelebihan menggunakan sel solar perovskite (PSC), masih terdapat beberapa cabaran yang perlu ditangani sebelum ia boleh diterima pakai secara meluas:
1. Kestabilan: PSC masih dalam peringkat awal pembangunan, dan kestabilannya di bawah pendedahan jangka panjang kepada cahaya dan haba masih menjadi kebimbangan.
2. Kebolehskalaan: Walaupun perovskit boleh disintesis dengan mudah menggunakan kaedah berasaskan penyelesaian, meningkatkan proses pengeluaran untuk memenuhi permintaan pembuatan sel solar berskala besar masih menjadi cabaran.
3. Keseragaman bahan: Keseragaman bahan perovskit adalah penting untuk kecekapan dan kestabilan yang tinggi, tetapi untuk mencapai keseragaman boleh mencabar.
4. Isu antara muka: Antara muka antara lapisan perovskit dan lapisan lain dalam sel suria boleh terdedah kepada kecacatan dan penggabungan semula, yang boleh menyebabkan kehilangan kecekapan.
5. Higroskopisitas: Perovskit sensitif kepada lembapan, yang boleh membawa kepada degradasi dan kestabilan yang berkurangan.
6. Ketoksikan: Beberapa bahan perovskit didapati toksik, yang boleh menimbulkan risiko alam sekitar dan kesihatan semasa pengeluaran dan pelupusan.
7. Kos bahan mentah yang tinggi: Walaupun bahan mentah yang digunakan untuk membuat perovskit agak murah, kos tinggi komponen lain seperti elektrod dan substrat masih boleh menjadikan PSC lebih mahal daripada sel suria tradisional.
8. Pemahaman terhad tentang fizik: Masih terdapat pemahaman terhad tentang fizik di sebalik sel solar perovskit, yang menyukarkan untuk mengoptimumkan prestasi dan kestabilan mereka.
9. Kesukaran untuk mencapai keseragaman: Keseragaman bahan perovskit adalah penting untuk kecekapan dan kestabilan yang tinggi, tetapi untuk mencapai keseragaman boleh mencabar.
10. Jangka hayat terhad: PSC mempunyai jangka hayat terhad kerana kepekaannya terhadap kelembapan dan cahaya, yang boleh membawa kepada kemerosotan dan kestabilan yang berkurangan.
Apakah potensi aplikasi sel solar perovskite?
Sel solar perovskite (PSC) mempunyai potensi untuk merevolusikan industri tenaga solar kerana kecekapan penukaran kuasa tinggi (PCE), kos pengeluaran yang rendah dan substrat yang fleksibel. Beberapa aplikasi berpotensi PSC termasuk:
1. Tingkap solar: PSC boleh disepadukan ke dalam tingkap solar, yang boleh menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui baharu untuk bangunan dan rumah.
2. Fotovolta bersepadu bangunan (BIPV): PSC boleh disepadukan dengan mudah ke dalam fasad bangunan, menyediakan sumber tenaga baharu yang boleh diperbaharui untuk bangunan komersial dan kediaman.
3. Elektronik boleh pakai: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan elektronik boleh pakai seperti jam tangan pintar dan penjejak kecergasan.
4. Aplikasi aeroangkasa: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan sistem satelit dan pesawat, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai di lokasi terpencil.
5. Penyimpanan tenaga: PSC boleh digunakan untuk menyimpan tenaga dalam bentuk elektrik, yang boleh digunakan untuk menggerakkan rumah dan perniagaan semasa tempoh cahaya matahari rendah atau apabila grid tidak berfungsi.
6. Peranti perubatan: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan peranti perubatan seperti perentak jantung dan pam insulin, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai untuk pesakit.
7. Aplikasi pertanian: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan sistem pertanian seperti sistem pengairan dan rumah hijau, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai untuk petani.
8. Bantuan bencana: PSC boleh digunakan untuk menyediakan kuasa kecemasan semasa bencana alam atau kegagalan grid, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai untuk responden pertama dan pekerja bantuan.
9. Penerokaan angkasa lepas: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan kapal angkasa dan sistem berasaskan angkasa yang lain, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai untuk misi angkasa lepas.
10. Pemantauan alam sekitar: PSC boleh digunakan untuk menggerakkan sistem pemantauan alam sekitar seperti penderia kualiti udara dan penderia kualiti air, menyediakan sumber tenaga boleh diperbaharui yang boleh dipercayai untuk aplikasi pemantauan jarak jauh.