kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç elektrik haberleri
Görüntülenme sayısı: 24277
Makaleye Yorumlar: 1
Perovskite Güneş Panelleri
Yüz yıldan fazla bir süredir bilim adamları tarafından bilinen bir madde, sadece bugün, XXI yüzyılın başında, ucuz ve etkili güneş pillerinin üretimi için çok umut verici bir malzeme olduğu ortaya çıktı. İlk kez 1839'da Ural Dağları'ndaki Alman jeolog Gustav Rosa tarafından bir mineral formunda bulunan ve 1812'de Vatanseverlik Savaşı'nın kahramanı Kont Lev Alekseevich Perovsky'nin adını verdiği Perovskite veya kalsiyum titanat, güneş pillerinin üretiminde silikon alternatifinin rolü.
Bir madde olarak, yakın zamana kadar, kalsiyum titanat sadece çok katmanlı seramik kapasitörler için bir dielektrik olarak yaygın olarak kullanıldı. Ve şimdi yüksek verimli güneş panelleri oluşturmak için uygulamayı deniyorlar, çünkü bu malzemenin ışığı mükemmel şekilde emdiği ortaya çıktı.
Sıradan, uzun geleneksel silikon güneş panelleri 180 mikron kalınlığında, perovskitin sadece 1 mikron kalınlığında emeceği kadar ışığı emerler. Perovskit, tıpkı silikon gibi, bir yarı iletkendir ve elektrik yükünü ışığın etkisi altında aynı şekilde aktarır, ancak perovskitte elektriğe dönüştürülen ışık spektrumu silikondan daha geniştir.
Kristalin kalsiyum titanat maddesinin yapısı, perovskit mineralinin yapısıyla aynıdır, bu nedenle adları aynıdır. Ve bugün güneş enerjisi için optimizasyon yolları sıralamasında önde gelen yerlerden biri olan bu maddedir.
Mesele şu ki, silikon bazlı güneş panelleri bugün 1 kW başına ortalama 75 sente mal oluyor ve perovskite tabanlı güneş panelleri maliyetlerini 1 kW başına 10-15 sente, yani 5-7'de perovskite güneş teknolojisine indirecek hem pillerin üretiminde hem de çalışmalarında silikondan daha ucuzdur ve üretilen elektrik miktarı aynıdır.
Ve bu, enerji endüstrisi analistlerinin zaten 1 kW başına 50 sentlik bir maliyetle, güneş enerjisinin fosil yakıtlarla rekabetçi hale geldiğini iddia etmesine rağmen. Yani, küresel ölçekte perovskite geçiş, zaman zaman elektrik üretim maliyetini azaltacaktır, panellerin üretim süreci çok basit olacaktır.
Perovskit bazlı güneş pillerinin verimliliğini değerlendirmek ve artırmak için çalışmalar birçok ülkede yürütülmektedir: Avustralya, Martin Green, İsviçre, Michael Gretzel, ABD, Henry Saint, Felix Deshler, Leaming Day ve Kore, Sok Sang Il. Araştırmacılar oybirliğiyle umut vaat eden teknolojinin düşük maliyetini ve yüksek verimliliğini ilan etti.
Michael Gretzel,% 15'lik verimliliğinin kolayca% 25'e yükseltilebileceğini ve şu anda mevcut olan ucuz güneş pillerinin% 15'e ulaşmadığını savunuyor. İlk kez, 2009'da, sadece güneş enerjisi için perovskit kullanma olasılıklarından bahsederken,% 3.5'lik bir verimlilik elde edildi ve hücreler kısa ömürlü oldu, çünkü sıvı elektrolit perovskiti çözdü ve bilim adamları ölçmek için zaman kaldığında, pil çalışmayı bıraktı.
Bununla birlikte, üç yıl sonra, sıvı elektrolit katı bir tane ile değiştirildi ve hücreler daha kararlı hale geldi ve verimlilik önce iki katına çıktı ve sonra tekrar iki katına çıktı. Biri bir pigmentle kaplanmış birkaç elektriksel olarak iletken alt tabaka katmanı sorunu çözdü ve umudu açtı. Verimliliği artırmaya yönelik adımlar bugüne kadar durmuyor, bilim adamları diğer şeylerin yanı sıra silikon öncülerini iyileştirmeye hizmet eden standart optimizasyon yöntemlerini kullanıyorlar.
Michael Gretzel,% 25 verimliliğin güneş enerjisinde bir devrime yol açacağından emin.Araştırmadan öncülerden biri olan Avustralya'dan bir profesör olan Martin Green, silikonsuz pillerin üretimi o kadar basit ve kullanımı verimli olduğunu iddia ediyor: Perovskite'deki güneş panellerinin geleceğinin parlak olduğundan kesinlikle emin olun, çünkü ön tahminler zaten fiyatta büyük bir düşüş öngörüyor - 7'de saati.
Sok Sang Il liderliğindeki Kore'den bir grup araştırmacı, kurşun amonyum bromür ile kurşun formamidin iyodür karıştırılarak kendi formülünü geliştirdi, bilim adamları böyle bir perovskit yapıyı% 17,9'luk rekor bir verimlilik belirlediler. Karışımın kullanılması güneş pillerinin basılmasına izin verecek ve maliyetleri daha da azalacaktır. Sorun devam ediyor - malzeme suda çözülüyor, ayrıca testlerdeki hücrelerin boyutu 10 metrekareyi geçmedi, bu nedenle araştırma devam ediyor.
Perovskit güneş pilleri üretme süreci araştırmacılara oldukça basit görünüyor. Sıvı, yüzeye basitçe püskürtülür veya teknolojik olarak gerçekleştirilmesi çok basit olan buhar formunda uygulanır. Biri perovskit olan metal folyo veya cama birkaç malzeme katmanı uygulanır.
Burada elementlerin içindeki elektronların hareketini kolaylaştırmak için başka malzemelere ihtiyaç vardır. Üretim süreci ideale yakındır. Amerika Birleşik Devletleri'nde perovskit hücreleri geliştirmek için çalışan Oxford Üniversitesi fizikçisi Henry Saint, güneş panelinin katmanlarının bir yüzeydeki normal bir boyayla olduğu kadar kolay uygulanacağından emin.
Ortaya çıkan umutlara rağmen, bilim adamları iki kampa ayrıldı. Birincisi, zaten geleneksel hale gelen silikon pillerin geliştirilmesini savunurken, diğerleri tamamen yeni, daha verimli olanların oluşturulmasını savunuyor. Martin Green, silikonu perovskit ile birleştirerek perovskitin silikon pillere ek olarak kullanılabileceğine inanıyor ve böylece silikon endüstrisi için önemli kayıplar olmadan üretilen bir watt elektrik maliyetini düşürüyor. Michael Gretzel, aksine, yeni gelişmelerin önemli olduğuna ve yeni fotosellerin verimliliğini artırma maliyetinin birçok kez ödeyeceğine inanıyor.
Birçok şirket halihazırda ürünün ticari uygulaması üzerinde çalışmaktadır, çünkü perovskitin olasılıkları henüz tanınmaya başlamasına rağmen, güneş enerjisi alanındaki önde gelen uzmanlar dikkatlerini geleceğe çevirmiştir. Avustralyalı ve Türk şirketleri birlikte perovskit güneş panellerinin ticarileştirilmesine aktif olarak yaklaştı ve tahminlere göre 2018'e kadar dünya pazarında sunulacaklar.
Bazı şirketlerin iyimserliğine rağmen, deneyimler, yeni bir teknolojinin laboratuvardan pazara gitmesinin genellikle on yıl sürdüğünü ve bu süre zarfında silikon pillerin perovskiti geçebileceğini gösteriyor. Bu arada Gretzel, geleneksel silikon yolunu takip etmek isteyen şirketlere yeni teknoloji lisansı satıyor.
Güneş enerjisi piyasasındaki rekabet de yüksektir ve her yeni oyuncu onunla karşı karşıyadır. Silikon panellerin maliyeti azalır ve bazı analistlere göre, 1 kW başına 25 sente düşebilir, bu da perovskite teknolojisinin faydalarından tamamen mahrum kalır.
Pigmentte toksik olan az miktarda kurşun bulunması bir sorun olmaya devam etmektedir. Perovskitin ne kadar toksik olduğunu ortaya koyacak deneysel çalışmalar geliyor. Marş araba akülerinde olduğu gibi kullanılmış pillerin atılmasına dikkat etmek önemlidir. Ancak prensip olarak kurşun yerine kalay veya benzeri bir şey kullanılabilir.
Bu arada, Leaming Dai liderliğindeki Ohio'dan araştırmacılar, perovskit güneş panelleri kullanarak elektrikli arabaları elektrikli hale getirmeye başladılar. Güneş panellerinin elektrikli araba aküleri ile her zamankinden daha faydalı kombinasyonunu geliştirdiler.
Dört perovskit pili bir lityum pile bağlayarak, bilim adamları bugüne kadarki en verimli konfigürasyonda% 7,8'lik bir verimlilik elde ettiler ve bu da güneş hücrelerini süper kapasitörler ve pillerle birleştirmek için önceki çözümleri aştı.
Çok katmanlı paneller, güneşten alınan enerjinin yoğunluğunu ve kararlılığını arttırmıştır. Testler, üç perovskit tabakasının istenirse bir filme dönüştürüldüğünü göstermiştir. Araştırmacılar, 10 metrekareden fazla olmayan tek hücreli bir alana sahip, madeni para büyüklüğünde bir dönüştürücünün% 12,65'lik bir verimliliğini elde ettiler, ancak enerjinin dönüşümü ve depolanması dikkate alındığında, verimlilik döngüsel modda% 7,8 idi.
Geliştiricilere göre, bu tür sistemler gelecekte sadece elektrikli arabaları şarj etmekle kalmayacak, aynı zamanda vücutlara esnek bir film şeklinde de kurulacak. Teknoloji elektrikli araçlar için ideal görünüyor.
Dikkat çekici olan, perovskitin yeniden yayılma yeteneğidir. Cambridge Üniversitesi'nden bir bilim adamı Felix Deschler, perovskitin eşsiz bir mülke sahip olduğunu keşfetti. Işık malzemeye girdiğinde, foton enerjisi sadece elektriğe dönüştürülmez, yükün bir kısmı tekrar fotonlara dönüştürülür.
Panel bu fotonları yeniden kullanabilirse, toplanan enerji daha da artar. Deshler grubu, lazer ışınının 0.5 mikron kalınlığında bir perovskit bölümünde yoğunlaştığı ve ışığın numunenin başka bir yerinde yeniden yayıldığı bir deney gerçekleştirdi. Örneğin silikon, kendi içinde enerji aktarma ve tekrar yayma özelliğine sahip değildir.
Bu nedenle, perovskit için beklentiler muazzamdır ve kim bilir, her evin ve her arabanın perovskit pillerle donatılacağı zaman civarında olabilir, çünkü ekonomik olarak kârsız hale gelir ve çevreyi fosil yakıt yanma ürünleri ile kirletmesi tavsiye edilmez.
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: