سلول های خورشیدی Perovskite انقلابی می تواند یک بازی تعویض شود

هر وقت به مردم می گویم که من با سلول های خورشیدی کار می کنم، از دو پرسش مشابه می پرسم: آیا آنها واقعا ارزان می شوند؟ و میتونم چندتا رو بگیرم؟ در حالی که پاسخ به سوال دوم هیچ است، پاسخ به اول خیلی بیشتر مثبت است. سالانه، پانل های خورشیدی در قیمت ها افت کرده و در کارایی که با آنها می توانند نور را به انرژی تبدیل کنند، در حال افزایش است.

در عین حال هزینه های سوخت فسیلی همچنان افزایش می یابد و در چند سال آینده ما به نقطه ای می رسیم که هزینه ها همپوشانی دارند - برخی ارقام نشان می دهند این ممکن است در حال حاضر اتفاق افتاده است. سوال این است که آیا انرژی خورشیدی می تواند سوخت های فسیلی را به عنوان ارزان ترین وسیله برای تولید انرژی جایگزین کند، بلکه زمان آن است.

در حالیکه این باعث افزایش قابل توجهی در صنعت خورشیدی شد، هیجان اصلی در بخش خورشیدی امروزه به دلیل نوع جدیدی از مواد به نام پروسکایت. ترکیب برخی از بهترین ویژگی های مواد اصلی اصلی، آن را ثابت کرده است فوق العاده انعطاف پذیر - به نقطه ای است که پژوهشگران دانشگاه شفیلد سلول های خورشیدی Perovskite را به عنوان یک مایع اسپری ساخته شده است. پس پرووكویت چیست و در اطراف آن چیست؟

سلول های خورشیدی، جزء پانل های خورشیدی که به نور واکنش نشان می دهند، از آنچه به نام شناخته می شوند ساخته می شوند مواد فتوولتائیک. وقتی نور به این مواد دسترسی پیدا می کند، الکترون ها آزاد می شوند تا از طریق مواد حرکت کنند. با طراحی دقیق ساختار این سلول های خورشیدی، این الکترون ها را می توان به جریان جریان الکتریکی جمع آوری کرد. این فرآیند است که ویژگی های جادویی پانل های خورشیدی را فراهم می کند - نور خورشید و برق.

درون یک پنل خورشیدی

به طور کلی، سلول های خورشیدی را می توان به دو گروه متمایز تقسیم کرد: آنهایی که بر اساس مواد فتوولتائیک غیر آلی مانند سیلیکون یا تلورید کادمیوم، و کسانی که بر اساس ترکیبات آلی خاص مانند PCDTBT. هر دو دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.


گرافیک اشتراک درونی


مواد معدنی از لحاظ صنعتی به خوبی تاسیس شده اند، قادر به تبدیل نور به برق با بازده بیش از 20٪ و ایجاد پانل های خورشیدی با بیش از طول عمر 25 است. ناکامی این موضوع این است که مواد اولیه مورد نیاز، به ویژه سیلیکون، می تواند گران باشد.

سلول های خورشیدی ارگانیک بر اساس مواد بالقوه کم هزینه هستند و حتی می توانند از یک محلول مایع تولید شوند که باعث می شود آنها بسیار سریع و ارزان شوند. با این حال، حتی در یک مقیاس آزمایشگاهی، سلول های آلی خورشیدی برای دستیابی به کارایی بیش از 10٪ تلاش می کنند. حتی بیشتر مهم است، ترکیبات آلی به تدریج در زیر نور تجزیه می شوند، و اغلب طول عمر پانل را به ترتیب ماهها یا هفته ها به جای سال ها کاهش می دهند. در نتیجه این مواد آلی به ندرت برای تولید پانل های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا هیچ کس فکرش را نمی کند که نیاز به صعود بر روی سقف خود داشته باشد تا هر شش ماه جایگزین شود. ایده آل ما می خواهیم یک سلول خورشیدی با عملکرد و پایداری طولانی مدت مواد معدنی با هزینه بسیار کم مواد آلی.

را وارد کنید پروسکایت

در چند سال گذشته، تحقیقات انرژی خورشیدی شاهد ظهور یک کلاس جدید از مواد شناخته شده به نام perovskites. این مواد ترکیبی آلی-معدنی هستند که اساسا یک ترکیب ارگانیک با یک عنصر غیر معدنی هستند. Perovskite اشاره به نوع خاصی از ساختار بلوری، که به طور طبیعی در مواد معدنی خاص رخ می دهد. این ترکیبات ترکیبی این ساختار بلوری را دارند اما همچنین ترکیبی پیچیده از آمونیاک آلی و گروه های متیل با یولید سرب معدنی یا مولکول های سرب کلرید هستند.

به همین دلیل برای هیجان اطراف این مواد میزان رک و پوست کنده سرسام آور که در آن آنها توسعه یافته است. پیش از هر زمان که یک ماده جدید کشف شد آن را چند سال 10-20 پژوهش گرفته شده بود برای رسیدن به یک نرخ بازده حتی 10٪. سلول های خورشیدی پروسکایت تنها در 2012 پدید آمده است، اما در حال حاضر سنجش زمان تا تبدیل از بیش از 19 درصد بهره وری. این میزان افزایشی توسعه در مطالعات خورشیدی بی سابقه است.

به عنوان یک ماده هیبرید، و همچنین با داشتن کارایی خوب مانند مواد معدنی، پروموسیت ها همچنین می توانند از ظرفیت مواد آلی خورشیدی به عنوان یک راه حل مایع استفاده کنند. این همان چیزی است که گروه پروفسور دیوید لیضزی در دانشگاه شفیلد از آن استفاده کرده است، پرشویت را به عنوان یک پوشش مایع بر روی یک ماده سوبسترا اسپری کرده است. این اجازه می دهد که سلول های خورشیدی با حجم زیاد و کم هزینه تولید شوند.

آینده از Perovskites

آیا این به معنای تمام سلول های خورشیدی آینده خواهد شد در perovskites است؟ آن را خیلی زود برای گفتن دارد. اگر چه آنها دارای مزایای بسیاری هنوز هم وجود دارد تعدادی از چالش های کلیدی برای بر طرف شود.

برخی از سوالات در مورد تاثیرات بالقوه زیست محیطی مواد سرب ماده وجود دارد (اگر چه کار در حال انجام است برای حذف نیاز برای سرب) و چگونه به راحتی تولید می تواند به مقیاس بزرگ به اندازه تجاری تجاری. همانند سلول های خورشیدی آلی، ثبات دراز مدت آنها نیز بسیار سوال برانگیز است و به ویژه برای رطوبت حساس هستند - چند قطره آب می تواند مواد را کاملا از بین ببرد.

بنابراين ساخت ماژول پنل خورشیدی Perovskite که قادر به زنده ماندن برای چندین دهه در خارج از منزل است، احتمالا هنوز از راه دور است - در حقیقت هیچ تضمینی وجود ندارد که حتی ممکن است. اما آنچه مسلم است این است که پتانسیل سلول های خورشیدی Perovskite غول پیکر است و اگر وعده داده شود می تواند توانایی انرژی خورشیدی را کاملا انقلابی کند.

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو.
خوانده شده مقاله.


درباره نویسنده

جون بزرگجان Major یک پژوهشگر در دانشگاه لیورپول است. منافع علمی او شامل فیلم نازک، فتوولتائیک، نیمه هادی ها و هادی های شفاف است.

بیانیه بیانیه: گفتگوجان Major وابسته به کنسرسیوم پژوهش ملی SUPEREN "supersolar" است.


کتاب توصیه شده:

جادوگر سبز: حفاظت ، انرژی خورشیدی ، باغبانی ارگانیک و سایر مهارت های عملی از جعبه ابزار مناسب فناوری - توسط جان مایکل گریر

جادوگری سبز: حفاظت، انرژی خورشیدی، باغبانی باغبانی و دیگر مهارت های دست از جعبه ابزار مناسب - توسط جان مایکل گرردر زمان های قدیم، یک جادوگر یک فکری آزاد بود که سهام اصلی آن در تجارت مشاوره خوبی بود، که توسط آموزش عالی در زمینه کشاورزی، ناوبری، علم سیاسی و نظامی، زبان، تجارت، ریاضیات، پزشکی و علوم طبیعی پشتیبانی می شد. این کتاب برای هر کسی که نگران وابستگی ما به یک سیستم صنعتی پر بار است و در دنیای کمبود انرژی جدی و مشکلات اقتصادی، کاهش می یابد، باعث می شود که زندگی بسیار ضعیف و زیان آور باشد. از مفاهیم اساسی اکولوژیستی تا بسیاری از تکنیک های عملی، سبز جادوگری یک کتاب جامع برای جادوگر در حال آموزش است.

اینجا کلیک کنید برای اطلاعات بیشتر و / یا سفارش این کتاب.