Celule solare perovskite: viitorul energiei regenerabile?
Perovskitul este o clasă de materiale care au o structură cristalină similară cu perovskitul mineral, care a fost descoperit pentru prima dată în Rusia la sfârșitul secolului al XIX-lea. S-a descoperit că perovskiții prezintă o gamă largă de proprietăți interesante, cum ar fi piezoelectricitatea, feroelectricitatea și semiconductivitatea, făcându-le utile pentru o varietate de aplicații.
În ultimii ani, perovskiții au câștigat o atenție semnificativă în domeniul fotovoltaic datorită puterii lor mari. eficienta de conversie (PCE) si costuri reduse de productie. S-a demonstrat că celulele solare perovskite (PSC) ating PCE-uri de peste 25%, ceea ce este comparabil sau chiar mai mare decât cel al celulelor solare tradiționale pe bază de siliciu. În plus, perovskiții pot fi sintetizați cu ușurință folosind metode bazate pe soluții, ceea ce le face un candidat promițător pentru producția la scară largă.
Materialele perovskite au fost, de asemenea, explorate pentru alte aplicații, cum ar fi LED-uri, lasere și senzori. Cu toate acestea, există încă multe provocări care trebuie abordate înainte ca perovskiții să poată fi utilizați pe scară largă în aceste aplicații, cum ar fi stabilitatea și scalabilitatea.
Care sunt avantajele utilizării celulelor solare perovskite?
Există mai multe avantaje ale utilizării celulelor solare perovskite (PSC) peste celulele solare tradiționale pe bază de siliciu:
1. Eficiență mare de conversie a puterii (PCE): S-a demonstrat că PSC-urile ating PCE-uri de peste 25%, ceea ce este comparabil sau chiar mai mare decât cel al celulelor solare tradiționale pe bază de siliciu.
2. Costuri reduse de producție: Perovskiții pot fi sintetizați cu ușurință folosind metode bazate pe soluții, ceea ce le face un candidat promițător pentru producția la scară largă.
3. Substraturi flexibile: PSC-urile pot fi fabricate pe substraturi flexibile, ceea ce permite dezvoltarea de panouri solare flexibile și ușoare.
4. Tensiune mare în circuit deschis (Voc): S-a demonstrat că PSC-urile ating valori ridicate de Voc, ceea ce este benefic pentru creșterea eficienței celulei solare.
5. Degradare scăzută indusă de lumină: PSC-urile s-au dovedit a fi mai puțin susceptibile la degradarea indusă de lumină în comparație cu celulele solare tradiționale pe bază de siliciu.
6. Mobilitate ridicată a purtătorului de sarcină: Perovskiții au o mobilitate ridicată a purtătorului de sarcină, ceea ce permite transportul rapid al electronilor și o eficiență ridicată a conversiei puterii.
7. Fabricare scalabilă: materialele perovskite pot fi sintetizate cu ușurință folosind metode bazate pe soluții, ceea ce le face un candidat promițător pentru producția la scară largă.
8. Stabilitate termică ridicată: S-a constatat că PSC-urile sunt stabile la temperaturi ridicate, ceea ce este important pentru aplicațiile în aer liber.
9. Cost scăzut al materiilor prime: materiile prime utilizate pentru fabricarea perovskiților sunt relativ ieftine și abundente, ceea ce ar putea duce la costuri de producție mai mici.
10. Potențial pentru celule solare tandem: PSC-urile pot fi integrate cu ușurință în celule solare tandem, ceea ce ar putea duce la o eficiență și mai mare și o performanță mai bună.
Care sunt provocările utilizării celulelor solare perovskite?
În ciuda numeroaselor avantaje ale utilizării celulelor solare perovskite (PSC), există încă câteva provocări care trebuie abordate înainte de a putea fi adoptate pe scară largă:
1. Stabilitate: PSC-urile sunt încă în stadiile incipiente de dezvoltare, iar stabilitatea lor în condiții de expunere pe termen lung la lumină și căldură este încă o preocupare.
2. Scalabilitate: În timp ce perovskiții pot fi sintetizați cu ușurință folosind metode bazate pe soluții, extinderea procesului de producție pentru a satisface cerințele producției de celule solare la scară largă este încă o provocare.
3. Uniformitatea materialului: Uniformitatea materialului perovskit este crucială pentru o eficiență și stabilitate ridicate, dar obținerea uniformității poate fi o provocare.
4. Probleme de interfață: interfețele dintre stratul de perovskit și alte straturi din celula solară pot fi predispuse la defecte și recombinare, ceea ce poate duce la pierderi de eficiență.
5. Higroscopicitate: Perovskiții sunt sensibili la umiditate, ceea ce poate duce la degradare și la o stabilitate redusă.
6. Toxicitate: S-a constatat că unele materiale perovskite sunt toxice, ceea ce ar putea prezenta riscuri pentru mediu și sănătate în timpul producției și eliminării.
7. Costul ridicat al materiilor prime: în timp ce materiile prime utilizate pentru a produce perovskiți sunt relativ ieftine, costul ridicat al altor componente, cum ar fi electrozi și substraturi, poate face în continuare PSC-urile mai scumpe decât celulele solare tradiționale.
8. Înțelegerea limitată a fizicii: Există încă o înțelegere limitată a fizicii din spatele celulelor solare perovskite, ceea ce face dificilă optimizarea performanței și stabilității acestora.
9. Dificultate în obținerea uniformității: uniformitatea materialului perovskit este crucială pentru o eficiență și stabilitate ridicate, dar obținerea uniformității poate fi o provocare.
10. Durată de valabilitate limitată: PSC-urile au o durată de valabilitate limitată datorită sensibilității lor la umiditate și lumină, ceea ce poate duce la degradare și la o stabilitate redusă.
Care sunt aplicațiile potențiale ale celulelor solare perovskite?
Celulele solare perovskite (PSC) au potențialul de a revoluționa industria energiei solare datorită eficienței mari de conversie a puterii (PCE), costurilor reduse de producție și substraturilor flexibile. Unele aplicații potențiale ale PSC includ:
1. Ferestre solare: PSC-urile pot fi integrate în ferestre solare, ceea ce ar putea oferi o nouă sursă de energie regenerabilă pentru clădiri și case.
2. Fotovoltaice integrate în clădiri (BIPV): PSC-urile pot fi integrate cu ușurință în fațadele clădirilor, oferind o nouă sursă de energie regenerabilă pentru clădirile comerciale și rezidențiale.
3. Electronice portabile: PSC-urile pot fi folosite pentru a alimenta electronice portabile, cum ar fi ceasurile inteligente și trackerele de fitness.
4. Aplicații aerospațiale: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru alimentarea sistemelor de satelit și avioane, oferind o sursă fiabilă de energie regenerabilă în locații îndepărtate.
5. Stocarea energiei: PSC-urile ar putea fi folosite pentru a stoca energie sub formă de electricitate, care ar putea fi folosită pentru alimentarea caselor și a întreprinderilor în perioadele de lumină solară scăzută sau când rețeaua este oprită.
6. Dispozitive medicale: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru alimentarea dispozitivelor medicale, cum ar fi stimulatoarele cardiace și pompele de insulină, oferind o sursă de încredere de energie regenerabilă pentru pacienți.
7. Aplicații agricole: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru alimentarea sistemelor agricole, cum ar fi sistemele de irigare și sere, oferind o sursă de încredere de energie regenerabilă pentru fermieri.
8. Ajutorarea în caz de dezastre: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru a furniza energie de urgență în timpul dezastrelor naturale sau defecțiunilor rețelei, oferind o sursă de încredere de energie regenerabilă pentru primii care răspund și lucrătorii de ajutor.
9. Explorarea spațiului: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru alimentarea navelor spațiale și a altor sisteme spațiale, oferind o sursă de încredere de energie regenerabilă pentru misiunile în spațiul adânc.
10. Monitorizarea mediului: PSC-urile ar putea fi utilizate pentru a alimenta sistemele de monitorizare a mediului, cum ar fi senzorii de calitate a aerului și senzorii de calitate a apei, oferind o sursă de încredere de energie regenerabilă pentru aplicațiile de monitorizare la distanță.
Apreciez
Nu apreciez
Raportați o eroare de conținut
Share
