Ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη: Η πράσινη επανάσταση της ενεργειακής μετάβασης επίκειται!

Ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη: Η πράσινη επανάσταση της ενεργειακής μετάβασης επίκειται!

Ο Michael Saliba, επικεφαλής του Ινστιτούτου Φωτοβολταϊκών στο Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης, επισημαίνει την τεράστια σημασία των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη για μια βιώσιμη ενεργειακή μετάβαση. Τα υλικά, των οποίων η δομή θυμίζει κρυστάλλους, προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη βάση για την ανάπτυξη ηλιακών κυψελών και ημιαγωγών, επειδή μπορούν να απορροφήσουν αποτελεσματικά το ηλιακό φως και να το μετατρέψουν σε ηλεκτρικό ρεύμα. Οι μέθοδοι παραγωγής είναι παρόμοιες με τις τεχνικές εκτύπωσης που είναι ήδη γνωστές από την παραγωγή εφημερίδων. Αυτό καθιστά την κατασκευή δυνητικά πιο οικονομική από τα παραδοσιακά ηλιακά κύτταρα πυριτίου, τα οποία απαιτούν εξαιρετικά αγνά υλικά. Οι περοβσκίτες, από την άλλη, είναι ανεκτικοί στις ακαθαρσίες, γεγονός που κάνει την εφαρμογή τους πολύ πιο εύκολη, όπως π.χ uni-stuttgart.de αναφέρθηκε.

Η έρευνα για τους περοβσκίτες επικεντρώνεται επίσης στη σταθεροποίηση αυτών των υλικών επειδή είναι ευάλωτα στο νερό, το οξυγόνο και το φως. Οι πρώτες ενότητες έχουν ήδη παραχθεί και εγκατασταθεί στην οροφή του ινστιτούτου, αλλά η ευρεία κυκλοφορία στην αγορά θα πάρει χρόνο. Τα επόμενα 20 χρόνια, σχεδιάζονται συνολικά 10.000 έως 20.000 δορυφόροι για χαμηλή γήινη τροχιά, για την οποία διεξάγει έρευνα το ειδικό ερευνητικό πρόγραμμα ATLAS στη Στουτγάρδη. Οι πρώτοι περοβσκίτες αναμένεται να σταλούν στο διάστημα τον επόμενο ή τον επόμενο χρόνο.

Τεχνολογικές εξελίξεις και αποτελεσματικότητες

Τα ηλιακά κύτταρα Perovskite χαρακτηρίζονται από υψηλή απόδοση και ευέλικτες επιλογές εφαρμογής. Πρωτότυπα με απόδοση έως και 26,95 τοις εκατό αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο. Ο συνδυασμός περοβσκιτών με πυρίτιο σε διαδοχικές κυψέλες έχει επιτύχει ακόμη και αποτελεσματικότητες άνω του 30 τοις εκατό, σε μεμονωμένες περιπτώσεις έως και 34,6 τοις εκατό. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί διαφορετικές περιοχές φωτός πιο αποτελεσματικά και θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει την πιο πολλά υποσχόμενη καινοτομία για τα φωτοβολταϊκά και την ενεργειακή μετάβαση, όπως αυτή Science Media Center συνοψίζει.

Μια μακροχρόνια δοκιμή στο Βερολίνο δείχνει ότι η απόδοση του περοβσκίτη παραμένει σταθερή το καλοκαίρι, ενώ υπάρχει μείωση της τάξης του 30% περίπου το χειμώνα, η οποία οφείλεται στις εποχιακές διακυμάνσεις. Παρά αυτές τις προκλήσεις, οι μακροπρόθεσμες δοκιμές επιβεβαίωσαν ότι οι απώλειες απόδοσης το καλοκαίρι είναι ελάχιστες και ότι μπορούν να συμβούν αναστρέψιμες αλλαγές απόδοσης στον κύκλο ημέρας-νύχτας.

Ωριμότητα της αγοράς και προκλήσεις

Τα πρώτα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη έχουν ήδη βγει στην αγορά, αλλά συνεχίζουν να διερευνώνται λόγω της μακροχρόνιας σταθερότητάς τους και της ανάγκης να αποδειχθεί η ανθεκτικότητά τους στο πεδίο. Υπάρχουν οικονομικά οφέλη από το χαμηλό κόστος κατασκευής και τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, αλλά απαιτείται ακόμη έρευνα για να γίνουν τα υλικά πιο φιλικά προς το περιβάλλον και ανθεκτικά. Η χρήση μολύβδου στη διαδικασία παραγωγής είναι ένα σημαντικό περιβαλλοντικό ζήτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί για να διασφαλιστεί η βιώσιμη χρήση.

Επιπλέον, η έρευνα στοχεύει στην ανάπτυξη εναλλακτικών λύσεων χωρίς μόλυβδο που θα μπορούσαν να ενισχύσουν περαιτέρω τις δυνατότητες των περοβσκιτών. Οι προκλήσεις, όπως οι απώλειες απόδοσης στα αρχικά στάδια και η ευαισθησία των υλικών στην υγρασία, πρέπει επίσης να αντιμετωπιστούν για να πραγματοποιηθεί η ευρεία εφαρμογή των λύσεων περοβσκίτη, όπως αναφέρεται σε έγγραφο του Έκδοση φόρουμ εξετάζεται λεπτομερέστερα.

Συνοπτικά, παρά τις υπάρχουσες προκλήσεις, τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη αντιπροσωπεύουν βασικό παράγοντα για την επόμενη γενιά φωτοβολταϊκών λόγω της υψηλής απόδοσης, της οικονομικής αποδοτικότητας και των ευέλικτων υλικών τους. Οι βελτιώσεις στη σταθερότητα και η κατανόηση της εποχιακής δυναμικής είναι ζωτικής σημασίας για την αξιοποίηση του πλήρους δυναμικού αυτής της τεχνολογίας και τη σημαντική συμβολή στην ενεργειακή μετάβαση.