Вчені прогнозують революцію в сонячній енергетиці завдяки перовскітовим панелям
У дослідницькій лабораторії в Оксфорді тестується інноваційна технологія сонячних елементів, що поєднує кремній з перовскітом, мінералом, який має потенціал для значного підвищення ефективності перетворення сонячного світла в електрику. Зокрема, мова йде про виробництво тонких фотоелементів, які можна наносити навіть на віконні поверхні, повідомляє Build Portal з посиланням на ВВС.
Що таке перовскіт і чим він привабливий?
Перовскіт – це група матеріалів з характерною кристалічною структурою, які можна синтезувати з доступних елементів – брому, хлору, олова, свинцю та ін. Його історія почалася в 19 столітті, коли мінерал був відкритий на Уралі, а потім дослідження продовжилися в Європі.
Головною перевагою є значно вищий теоретичний ККД порівняно з класичними кремнієвими фотоелементами. Якщо кремній в практичних модулях досягає 21-23%, а його теоретична межа становить приблизно 33%, то перовскітні гібридні сонячні батареї теоретично можуть досягти ККД 47%.
У 2024 році Oxford PV встановив світовий рекорд для непромислового гібридного модуля з ефективністю 26,9%. Вона також повідомляє, що на практиці можна знизити витрати на виробництво електроенергії приблизно на 10%, оскільки гібридні панелі будуть виробляти більше електроенергії на тій же площі.
Вперше в світі: Китай запустив сонячну електростанцію з двома вежами
Які виклики ще потрібно подолати?
Технологія все ще має суттєві недоліки: перовскіти чутливі до вологи та температурних коливань, що прискорює деградацію матеріалу в реальних умовах. Крім того, панелі часто містять свинець – хоча, за словами розробників, його кількість мінімальна і порівнянна з тим, що використовується в кремнієвих модулях.
Для оцінки надійності матеріалу використовується «прискорене старіння» в кліматичних камерах, де елементи піддаються впливу екстремальних умов, що імітують багаторічну експлуатацію.
Зауважте, що інколи підвищена енергоефективність супроводжується незначним впливом на навколишнє середовище — одне дослідження показало, що виробництво гібридних панелей може мати на 7% більше впливу на навколишнє середовище, ніж їх кремнієві аналоги. Однак ефективність може компенсувати це: потрібно менше панелей, щоб виробляти ту саму кількість енергії, що означає менше матеріалів і забруднення.
Застосування та економічна перспектива
Гаджети нового формату можна використовувати локально – наприклад, на дахах електрокарів для підтримки запасів енергії в автономному режимі. Елементи перовскіту також є надтонкими, тобто їх можна розпилювати на такі поверхні, як вікна. Також розглядаються варіанти встановлення панелей у космосі: зараз для космічних апаратів часто використовують дорогі арсеніди галію, але більш доступною заміною можуть стати перовскіти.
Oxford PV вже розгортає виробництво в Німеччині, і перші пілотні панелі потужністю близько 100 кВт були відправлені на комерційну сонячну ферму в США – ці модулі досягли ефективності близько 24,5%. Серед інших провідних гравців ринку – американські компанії Swift Solar, Caelux, CubicPV, NREL, а також китайські Trinasolar і Longi, які заявляють про ефективність 31,1% і 33,9% відповідно.
Промисловість каже, що перовскітові панелі, хоча вони все ще перебувають на ранніх стадіях розробки, мають потенціал змінити парадигму сонячної енергії, зробивши її дешевшою, меншою та доступнішою для різноманітних застосувань.
