Перовските соларне ћелије: будућност обновљиве енергије?

Перовскит је класа материјала који имају кристалну структуру сличну минералу перовскиту, који је први пут откривен у Русији крајем 19. века. Утврђено је да перовскити показују широк спектар интересантних својстава, као што су пиезоелектричност, фероелектричност и полупроводљивост, што их чини корисним за разне примене.ӕ Последњих година, перовскити су придобили значајну пажњу у области фотонапонске технике због своје велике снаге ефикасност конверзије (ПЦЕ) и ниске трошкове производње. Показало се да перовските соларне ћелије (ПСЦ) постижу ПЦЕ преко 25%, што је упоредиво или чак више од оних код традиционалних соларних ћелија на бази силицијума. Поред тога, перовскити се могу лако синтетизовати коришћењем метода заснованих на решењима, што их чини обећавајућим кандидатима за производњу великих размера.ӕПеровскит материјали су такође истражени за друге примене као што су ЛЕД, ласери и сензори. Међутим, још увек постоје многи изазови које треба решити пре него што се перовскит може широко користити у овим апликацијама, као што су стабилност и скалабилност.ӕКоје су предности коришћења перовскитних соларних ћелија?ӕПостоји неколико предности коришћења перовскитних соларних ћелија (ПСЦ) преко традиционалних соларних ћелија на бази силицијума:ӕ1. Висока ефикасност конверзије енергије (ПЦЕ): показало се да ПСЦ-ови постижу ПЦЕ преко 25%, што је упоредиво или чак више него код традиционалних соларних ћелија на бази силицијума.ӕ2. Ниски трошкови производње: Перовскити се могу лако синтетизовати коришћењем метода заснованих на решењима, што их чини перспективним кандидатом за производњу великих размера.ӕ3. Флексибилне подлоге: ПСЦ се могу производити на флексибилним подлогама, што омогућава развој флексибилних и лаганих соларних панела.ӕ4. Висок напон отвореног кола (Воц): показало се да ПСЦ постижу високе вредности Воц, што је корисно за повећање ефикасности соларне ћелије.ӕ5. Ниска деградација изазвана светлом: Утврђено је да су ПСЦ мање подложни деградацији изазваној светлошћу у поређењу са традиционалним соларним ћелијама на бази силицијума.ӕ6. Висока мобилност носиоца набоја: Перовскити имају високу покретљивост носиоца набоја, што омогућава брз транспорт електрона и високу ефикасност конверзије снаге.ӕ7. Скалабилна производња: Перовскитни материјали се могу лако синтетизовати коришћењем метода заснованих на решењима, што их чини обећавајућим кандидатима за производњу великих размера.ӕ8. Висока термичка стабилност: Утврђено је да су ПСЦ стабилни на високим температурама, што је важно за спољне примене.ӕ9. Ниска цена сировина: Сировине које се користе за прављење перовскита су релативно јефтине и у изобиљу, што може довести до нижих трошкова производње.ӕ10. Потенцијал за тандем соларне ћелије: ПСЦ се могу лако интегрисати у тандем соларне ћелије, што би могло довести до још веће ефикасности и бољих перформанси.ӕКоји су изазови коришћења перовскитних соларних ћелија?ӕУпркос многим предностима коришћења перовскитних соларних ћелија (ПСЦ), још увек постоји неколико изазова које треба решити пре него што буду широко прихваћени:ӕ1. Стабилност: ПСЦ су још увек у раним фазама развоја, а њихова стабилност под дуготрајном изложеношћу светлости и топлоти је још увек забрињавајућа.ӕ2. Скалабилност: Док се перовскити могу лако синтетизовати коришћењем метода заснованих на решењима, повећање производног процеса како би се задовољили захтеви велике производње соларних ћелија је и даље изазов.ӕ3. Уједначеност материјала: Уједначеност материјала перовскита је кључна за високу ефикасност и стабилност, али постизање униформности може бити изазов.ӕ4. Проблеми са интерфејсом: Интерфејси између слоја перовскита и других слојева у соларној ћелији могу бити склони дефектима и рекомбинацији, што може довести до губитка ефикасности.ӕ5. Хигроскопност: Перовскити су осетљиви на влагу, што може довести до деградације и смањене стабилности.ӕ6. Токсичност: Утврђено је да су неки перовскитни материјали токсични, што може представљати ризик по животну средину и здравље током производње и одлагања.ӕ7. Висока цена сировина: Док су сировине које се користе за прављење перовскита релативно јефтине, висока цена других компоненти као што су електроде и супстрати и даље могу учинити ПСЦ скупљим од традиционалних соларних ћелија.ӕ8. Ограничено разумевање физике: Још увек постоји ограничено разумевање физике иза соларних ћелија перовскита, што отежава оптимизацију њихових перформанси и стабилности.ӕ9. Потешкоће у постизању униформности: Уједначеност материјала перовскита је кључна за високу ефикасност и стабилност, али постизање униформности може бити изазов.ӕ10. Ограничени рок трајања: ПСЦ имају ограничен рок трајања због њихове осетљивости на влагу и светлост, што може довести до деградације и смањене стабилности.ӕКоје су потенцијалне примене перовскитних соларних ћелија?ӕПеровскит соларне ћелије (ПСЦ) имају потенцијал да револуционишу индустрију соларне енергије због њихове високе ефикасности конверзије енергије (ПЦЕ), ниских трошкова производње и флексибилних подлога. Неке потенцијалне примене ПСЦ укључују:ӕ1. Соларни прозори: ПСЦ се могу интегрисати у соларне прозоре, што би могло да обезбеди нови извор обновљиве енергије за зграде и домове.ӕ2. Фотонапонски уређаји интегрисани у зграду (БИПВ): ПСЦ се могу лако интегрисати у фасаде зграда, обезбеђујући нови извор обновљиве енергије за пословне и стамбене зграде.ӕ3. Носива електроника: ПСЦ се могу користити за напајање носиве електронике као што су паметни сатови и фитнес уређаји за праћење.ӕ4. Примене у ваздухопловству: ПСЦ би се могли користити за напајање сателитских и авионских система, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије на удаљеним локацијама.ӕ5. Складиштење енергије: ПСЦ би се могли користити за складиштење енергије у облику електричне енергије, која би се могла користити за напајање домова и предузећа током периода слабе сунчеве светлости или када је мрежа искључена.ӕ6. Медицински уређаји: ПСЦ би се могли користити за напајање медицинских уређаја као што су пејсмејкери и инсулинске пумпе, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије за пацијенте.ӕ7. Примене у пољопривреди: ПСЦ би се могли користити за напајање пољопривредних система као што су системи за наводњавање и стакленици, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије за фармере.ӕ8. Помоћ у случају катастрофе: ПСЦ би се могле користити за обезбеђивање струје у хитним случајевима током природних катастрофа или кварова на мрежи, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије за оне који прве реагују и хуманитарне раднике.ӕ9. Истраживање свемира: ПСЦ би се могли користити за напајање свемирских летелица и других свемирских система, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије за мисије у дубоки свемир.ӕ10. Мониторинг животне средине: ПСЦ би се могли користити за напајање система за праћење животне средине као што су сензори квалитета ваздуха и сензори квалитета воде, обезбеђујући поуздан извор обновљиве енергије за апликације за даљинско праћење.