Вчені сподіваються на революцію в сонячній енергетиці: завдяки панелям із перовскіту

У лабораторії в Оксфорді випробовують нову технологію сонячних панелей, у якій разом із традиційним кремнєм використовується мінерал перовскіт. Це має значно підвищити ефективність перетворення сонячного світла на електрику, повідомляє BBC.

Що це матеріал?

Перовскіт — рідкісний мінерал, який було виявлено у горах Уралу. 1839 року один із російських мінерологів привіз зразок у Берлін німецькому вченому Густаву Розе, якому й належить відкриття. На прохання росіянина, новий мінерал було названо на честь політика Льва Перовського, який колекціонував мінерали.

Та наразі під перовскітами мають на увазі цілу групу різних матеріалів із відповідною кристалічною структурою, виготовлених синтетичним шляхом. Зокрема, перовскіти можна отримати з використанням легкодоступних брому, хлору, свинця та олова.

У чому його перевага?

Лабораторія Oxford PV при Оксфордському університеті — один із кількох стартапів у світі, що працюють над новою технологією. Деякі стверджують, що перовскітні фотоелементи здійснять революцію у сонячній енергетиці.

Сонячна енергія зараз становить майже 7% світової генерації та зростає й далі. Це найдешевше джерело енергії після вітрової.

Але ефективність кремнієвих елементів доволі обмежена: зазвичай вони мають ефективність 21-23%, а теоретичний максимум становить близько 33%. У сонячних елементах, які поєднують кремній із перовскітом, теоретичний ККД зростає до 47%.

У 2024 році Oxford PV встановила рекорд найефективнішого у світі непромислового сонячного модуля, досягнувши ефективності перетворення світла на енергію на рівні 26,9%.

Перовскітні елементи також надтонкі — тобто їх можна розпилювати на поверхні, наприклад, на вікна.

Oxford PV стверджує, що здатність перовскітних панелей генерувати більше енергії на тій самій площі знизить вартість електроенергії приблизно на 10% порівняно зі стандартними кремнієвими.

У чому потенційні проблеми?

Критики зауважують, що перовскіти чутливіші до вологи та температур, тому швидше деградуватиме. Крім того, перовскітні панелі зазвичай містять токсичний свинець. Втім, кількість його невелика, а стандартні кремнієві панелі також містять свинець.

У лабораторії Oxford PV екологічна камера проводить випробування на «прискорене старіння»: елементи зазнають екстремальних умов, що імітують роки впливу довкілля протягом тижнів або місяців.

Виробники кремнієвих модулів гарантують 30 років роботи, й цей термін взято з практичного використання в реальних умовах. Перовскітні елементи надто молоді, щоб говорити з упевненістю.

Одне дослідження показало, що ця технологія має до 7% більший вплив на довкілля, ніж звичайні кремнієві панелі, тому для виробництва потрібні додаткові процеси. Однак підвищена потужність компенсує це, оскільки для тієї самої кількості енергії потрібно менше панелей.

Oxford PV виробляє свої елементи на заводі в Німеччині. Перший пілотний проект сонячних панелей потужністю близько 100 кВт відправили на комерційну сонячну ферму в США. Ці сонячні моделі мають ККД 24,5%.

Інші виробники — американські Swift Solar, Caelux, CubicPV, NREL, китайські Trinasolar і Longi. Останні дві заявили про досягнення ККД 31,1% та 33,9% відповідно.

Первскітні панелі розглядають, зокрема, для нішевого використання. Наприклад, їх можна встановлювати на даху електромобіля, щоб забезпечити аварійний резервний запас потужності, якщо закінчиться енергія дорогою до зарядної станції.

Ще одне потенційне застосування — у космонавтиці. Так, сонячна енергія в космосі традиційно генерується за допомогою панелей, виготовлених з арсеніду галію, оскільки він ефективніший за кремній. Перовскіти можуть стати дешевшою альтернативою.

Коментарі:

*Ці коментарі модеруються відповідно до наших правил ком’юніті