Солнечные элементы из кремниево-кальциево-титановой руды полностью изменят эффективность выработки электроэнергии
Солнечные элементы из кремниево-кальциево-титановой руды полностью изменят эффективность выработки электроэнергии.и
Традиционные солнечные элементы на основе кремниевых полупроводниковых соединений имеют теоретическую максимальную эффективность преобразования солнечного света в электрическую энергию 29%. Однако, объединив второй слой перовскита с базовым слоем кремния, солнечные элементы могут превысить этот порог эффективности в ближайшем будущем.
Перовскит — это разновидность соединения с той же кристаллической структурой, что и минерал оксида кальция и титана. Этот очень гибкий материал можно использовать в различных целях, включая ультразвуковые машины, микросхемы хранения данных и солнечные элементы для выработки электроэнергии. Недавние исследования показывают, что перовскит может быть"секретное оружие"вывести эффективность производства электроэнергии в индустрии солнечных батарей на новый уровень.
Нынешняя технология солнечных батарей быстро приближается к своему наивысшему уровню эффективности, но все еще не соответствует уровню, необходимому для солнечной энергии как важного фактора, смягчающего последствия глобального потепления. Ученые заявили, что эффективность должна превышать 30%, а скорость установки новых солнечных панелей должна быть в десять раз выше текущего уровня внедрения.
Добавив дополнительный слой оксида кальция и титана (оба обладают полупроводниковыми свойствами) на кремниевую подложку, можно улучшить улавливание энергии солнечного света. Слой кремния захватывает электроны в красном свете, а слой кальция и титана — в синем. Улучшение способности поглощения энергии приведет к снижению общей стоимости солнечной энергии, тем самым ускоряя развертывание и внедрение солнечных панелей.
Ученые потратили несколько лет на разработку эффективной технологии солнечных батарей из кремния, кальция и титана, и 2023 год, похоже, станет важной вехой в этой области. Недавние исследования позволили повысить эффективность батарей серии кремниевых перовскитов до более чем 30%. Темпы прогресса настолько высоки, что вскоре эта технология продемонстрирует свои расширенные функциональные возможности в коммерческих продуктах.
Стефан Де Вольф, профессор материаловедения и инженерии Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, считает, что в 2023 году область технологии солнечных батарей принесет значительный прогресс. Команда Де Вольфа достигла уровня эффективности 33,7% в кремниевых перовскитных солнечных элементах, но подробности их работы еще должны быть опубликованы в научных журналах.Другая исследовательская группа под руководством Стива Альбрехта из Берлинского центра материалов и энергетики имени Гельмгольца в Германии недавно опубликовала исследование последовательно соединенной кремниевой перовскитной батареи, которая может достигать эффективности преобразования энергии до 32,5%. Третья группа под руководством Синь Юй Чина из Федеральной политехнической школы Лозанны в Лозанне, Швейцария, доказала, что эффективность последовательной батареи достигает 31,25%, при этом"потенциал высокой эффективности и низких производственных затрат".
Де Вольф заявил, что превышение энергетического порога в 30% повысит уверенность людей в том, что"на рынок может быть выведена высокопроизводительная и недорогая фотоэлектрическая электростанция". К 2022 году мощность производства солнечной энергии достигнет 1,2 тераватт (ТВт), а к 2050 году она должна увеличиться как минимум до 75 ТВт, чтобы смягчить наиболее катастрофическую ситуацию, вызванную глобальным потеплением и выбросами парниковых газов.