Na obrobju mesta Brandenburg an der Havel v Nemčiji leži tovarna, ki obljublja, da bo spremenila prihodnost sončne energije. Tam britansko podjetje Oxford PV proizvaja sončne celice, ki uporabljajo perovskiti, material, za katerega mnogi menijo, da je ključen za prihodnost sončne energije. Te celice predstavljajo novo vrsto tehnologije na osnovi perovskita, ki bi lahko spremenila krajino obnovljive energije.
Tovarna sončnih tehnologij
Tovarna PV v Oxfordu je obkrožena z mirnim podeželjem, vendar se v notranjosti razvijajo inovacije, ki bi lahko spremenile proizvodnjo sončne energije. Chris Case, glavni tehnološki direktor podjetja, opisuje kraj kot "uresničitev mojih najglobljih želja."
Oxford PV je skupaj z drugimi podjetji, kot je QCells, zaupal tehnologiji perovskita. Ta fotovoltaični material, relativno poceni in enostaven za pridobitev, je pokazal velik potencial pri izboljšanju učinkovitosti sončnih kolektorjev. Pravzaprav se pričakuje, da bodo komercialni solarni paneli s perovskit-silicijevimi celicami vstopili na trg naslednje leto.
Kar zadeva druga podjetja na tem področju, je Hanwha QCells napovedala, da namerava vložiti 100 milijonov dolarjev v proizvodno linijo za tandemske sončne celice, ki vključuje silicij in perovskit, tehnologijo, ki bo delovala do konca leta 2024. To kaže, da velike blagovne znamke stavijo močno na to inovacijo.
Nova vrsta sončne celice s perovskitno tehnologijo
Kar je fascinantno pri sončnih celicah, izdelanih iz perovskita, je njihova sposobnost, da zajamejo večjo količino sončne svetlobe v primerjavi z običajnimi silicijevimi celicami. Z integracijo obeh materialov, s tako imenovanim tandemske sončne celice, se lahko skupna učinkovitost pretvorbe energije poveča. Medtem ko same silicijeve sončne celice lahko dosežejo do 26-odstotno učinkovitost, perovskitne tandemske celice zlahka presežejo to mejo in dosežejo do 31,6 %, kot je nedavno pokazal Fraunhoferjev inštitut.
Prednost tandemskih celic je zajemanje večjega obsega sončnih valovnih dolžin. To omogoča do 20 % večjo proizvodnjo energije v primerjavi s tradicionalnimi silicijevimi celicami. Vendar začetni stroški perovskitov ostajajo izziv, čeprav zagovorniki tehnologije ugotavljajo, da bo v gosto naseljenih mestnih območjih ali industrijskih kompleksih, kjer je zemljišče omejeno, povečana proizvodnja električne energije hitro nadomestila dodatne stroške.
Vpliv nove vrste perovskitne sončne celice
Učinek te tehnologije je pomemben. Za razliko od silicijevih celic je perovskitne celice mogoče izdelati pri veliko nižjih temperaturah, kar zmanjša proizvodne stroške. Poleg tega so bolj fleksibilni in lažji ter jih je mogoče nanašati na bolj raznolike površine, kot so balkoni ali celo okenski okvirji.
Trg sončne energije naj bi potreboval do Zmogljivost 75 teravatov (TW). nameščen do leta 2050 v primerjavi s sedanjimi 1,2 TW. Kljub napredku perovskitov ostaja izziv njihova vzdržljivost. Kljub temu pomemben napredek v materialih in površinskih obdelavah, kot je npr pasivizacija, bistveno izboljšujejo svojo dolgoročno stabilnost.
Raziskovalci so na primer ugotovili, da lahko pasivacija z uporabo aminosilanov izboljša tako učinkovitost kot operativno stabilnost perovskitnih celic. Zahvaljujoč tem obdelavam je bilo mogoče ohraniti do 95 % prvotne učinkovitosti po 1.500 urah uporabe v ekstremnih pogojih.
Rekordi v učinkovitosti
Perovskitne sončne celice so se razvile zelo hitro. Medtem ko so še leta 2009 v energijo pretvorili komaj 3,8 % sončne svetlobe, sedanje različice dosegajo že 26,1 % učinkovitost, v tandemski obliki s silicijem pa celo 31,6 %, kot smo že omenili.
Poleg tega nekateri laboratoriji po svetu raziskujejo še naprednejše različice teh celic, kot so celice perovskit-perovskit tandem, ki popolnoma opuščajo silicij in že dosegajo 28,49-odstotni izkoristek. Medtem ko so te različice še v razvoju, ponujajo možnost še večjega pridobivanja energije zaradi svoje zmožnosti zajemanja različnih delov sončnega spektra z materiali, ki so veliko cenejši od silicija.
V praktičnem smislu ta napredek ne samo premika tradicionalne meje sončnih celic, ampak bi lahko zmanjšal skupne stroške teh tehnologij, zaradi česar so bolj dostopne in prilagodljive za širok spekter aplikacij. To je ključno za množično uporabo sončne energije po vsem svetu.
Z vsemi temi inovacijami, čeprav še vedno obstajajo izzivi, ki jih je treba rešiti, kot je degradacija zaradi vlage ali vročine, je perovskit na poti k ustvarjanju prave revolucije v industriji obnovljive energije. Če bo napredek v vzdržljivosti dosegel napredek v učinkovitosti, bodo perovskiti verjetno presegli sedanje tehnologije in radikalno spremenili način, kako svet porablja sončno energijo.
Ker ta tehnologija še naprej podira rekord za rekordom, ni dvoma, da smo na pragu nove dobe sončne energije, dobe, v kateri bo čista energija bolj učinkovita, dostopna in izvedljiva kot kdaj koli prej.