پیشرفت در فناوری پنل خورشیدی

مبارزه با تغییرات آب و هوایی ممکن است سرعت بیشتری پیدا کند، اما به نظر می رسد سلول های خورشیدی سیلیکونی انرژی سبز در حال رسیدن به محدودیت های خود هستند.مستقیم ترین راه برای تبدیل در حال حاضر استفاده از پنل های خورشیدی است، اما دلایل دیگری وجود دارد که آنها امید بزرگ انرژی های تجدیدپذیر هستند.

جزء اصلی آنها، سیلیکون، دومین ماده فراوان روی زمین پس از اکسیژن است.از آنجایی که پانل‌ها را می‌توان در جایی که برق مورد نیاز است قرار داد - در خانه‌ها، کارخانه‌ها، ساختمان‌های تجاری، کشتی‌ها، وسایل نقلیه جاده‌ای - نیاز کمتری به انتقال نیرو در سراسر مناظر وجود دارد.و تولید انبوه به این معنی است که پنل های خورشیدی اکنون آنقدر ارزان هستند که صرفه اقتصادی استفاده از آنها غیرقابل بحث است.

بر اساس گزارش چشم انداز انرژی 2020 آژانس بین المللی انرژی، پنل های خورشیدی در برخی مکان ها ارزان ترین برق تجاری تاریخ را تولید می کنند.

حتی آن خرس حشره سنتی "وقتی هوا تاریک یا ابری است چطور؟"به لطف پیشرفت های متحول کننده در فناوری ذخیره سازی، مشکل کمتری پیدا می کند.

حرکت فراتر از محدودیت های خورشیدی

اگر انتظار "اما" را دارید، اینجاست: اما پنل های خورشیدی سیلیکونی به دلیل برخی از قوانین کاملاً نامناسب فیزیک به مرزهای عملی کارایی خود می رسند.سلول های خورشیدی سیلیکونی تجاری در حال حاضر تنها حدود 20 درصد کارآمد هستند (البته تا 28 درصد در محیط های آزمایشگاهی. حد عملی آنها 30 درصد است، به این معنی که آنها فقط می توانند حدود یک سوم انرژی دریافتی خورشید را به الکتریسیته تبدیل کنند).

با این حال، یک پنل خورشیدی در طول عمر خود چندین برابر بیشتر از آنچه در ساخت آن استفاده شده است، انرژی بدون انتشار تولید می کند.

یک سلول خورشیدی سیلیکونی / پروسکایتی

پروسکایت: آینده انرژی های تجدید پذیر

مانند سیلیکون، این ماده کریستالی نور فعال است، به این معنی که وقتی با نور برخورد می‌کند، الکترون‌های ساختار آن به اندازه‌ای برانگیخته می‌شوند که از اتم‌های خود جدا شوند (این آزاد شدن الکترون‌ها اساس تولید برق است، از باتری‌ها گرفته تا نیروگاه‌های هسته‌ای). .با توجه به اینکه الکتریسیته در حال اجرا است، یک خط کونگا از الکترون ها، زمانی که الکترون های شل از سیلیکون یا پروسکایت به یک سیم هدایت می شوند، الکتریسیته حاصل می شود.

پروسکایت مخلوط ساده ای از محلول های نمکی است که بین 100 تا 200 درجه حرارت داده می شود تا خاصیت فوتواکتیو آن ثابت شود.

مانند جوهر، می توان آن را روی سطوح چاپ کرد و به گونه ای خم شدنی است که سیلیکون سفت و سخت اینطور نیست.ضخامت آن تا 500 برابر کمتر از سیلیکون است، همچنین بسیار سبک است و می تواند نیمه شفاف باشد.این بدان معناست که می توان آن را بر روی انواع سطوح مانند روی تلفن ها و ویندوز اعمال کرد.با این حال، هیجان واقعی در مورد پتانسیل تولید انرژی پروسکایت است.

غلبه بر بزرگترین چالش پروسکایت - زوال

اولین دستگاه پروسکایت در سال 2009 تنها 3.8 درصد از نور خورشید را به برق تبدیل کرد.تا سال 2020، راندمان 25.5 درصد بود که نزدیک به رکورد آزمایشگاه سیلیکون 27.6 درصد بود.این احساس وجود دارد که کارایی آن به زودی می تواند به 30 درصد برسد.

اگر منتظر یک "اما" در مورد پروسکایت هستید، خوب، یک زوج وجود دارد.یکی از اجزای شبکه کریستالی پروسکایت سرب است.مقدار کمی است، اما سمیت بالقوه سرب به این معنی است که باید در نظر گرفته شود.مشکل واقعی این است که پروسکایت محافظت نشده به راحتی از طریق گرما، رطوبت و رطوبت تجزیه می شود، برخلاف پانل های سیلیکونی که به طور معمول با ضمانت 25 ساله فروخته می شوند.

سیلیکون در برخورد با امواج نور کم انرژی بهتر است و پروسکایت با نور مرئی با انرژی بالاتر به خوبی کار می کند.پروسکایت همچنین می تواند برای جذب طول موج های مختلف نور - قرمز، سبز، آبی تنظیم شود.با تراز دقیق سیلیکون و پروسکایت، این بدان معناست که هر سلول مقدار بیشتری از طیف نور را به انرژی تبدیل می کند.

اعداد قابل توجه هستند: یک لایه می تواند 33 درصد کارآمد باشد.انباشته دو سلول، 45 درصد است.سه لایه 51 درصد راندمان را می دهد.این نوع ارقام، اگر بتوان آنها را به صورت تجاری درک کرد، انرژی های تجدیدپذیر را متحول خواهد کرد.