Ηλιακά κύτταρα Perovskite: Το μέλλον της παραγωγής ενέργειας στο διάστημα!

Ηλιακά κύτταρα Perovskite: Το μέλλον της παραγωγής ενέργειας στο διάστημα!

Το διάστημα παίζει καθοριστικό ρόλο στη ζωή στη Γη. Επιτρέπει την ομαλή λειτουργία της καθημερινής ζωής μέσω GPS, καιρού και τηλεοπτικών δορυφόρων. Ωστόσο, αυτοί οι δορυφόροι βασίζονται σε μια αξιόπιστη πηγή ενέργειας για τη λειτουργία τους και τροφοδοτούνται κυρίως από ηλιακές κυψέλες. Τα διαστημικά ταξίδια και οι αποστολές στη γη βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στις προμήθειες ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, η διαστημική ακτινοβολία αποτελεί σημαντική απειλή για τα ηλιακά κύτταρα προκαλώντας μικροσκοπικά ελαττώματα στο πλέγμα των ημιαγωγών. Σε αυτό το πλαίσιο, μια ομάδα νέων στο Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ αναπτύσσει εύκαμπτες ηλιακές κυψέλες κατασκευασμένες από το καινοτόμο υλικό περοβσκίτη, το οποίο μπορεί να επισκευαστεί μόνο του.

Το ιδιαίτερο με τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη είναι ότι, μετά από ζημιά, τα ελαττώματα του πλέγματος «θεραπεύονται» αυτόματα χρησιμοποιώντας κινητά ιόντα στο εύκαμπτο πλέγμα. Αυτή η νέα ιδιότητα θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη χρήση ηλιακών κυψελών στο διάστημα και να παρέχει μια σταθερή πηγή ενέργειας για μελλοντικές αποστολές. Κατά την ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας, η εστίαση δεν είναι μόνο στις εφαρμογές στο διάστημα, αλλά και στην αποτελεσματικότητά της στη Γη. Τα ηλιακά κύτταρα Perovskite ξεπερνούν ήδη την απόδοση των παραδοσιακών ηλιακών κυψελών πυριτίου και προσφέρουν αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα: Είναι λεπτότερα, ελαφρύτερα και έχουν μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα.

Το μέλλον της ηλιακής ενέργειας

Οι δυνατότητες χρήσης ηλιακών κυψελών περοβσκίτη είναι ελπιδοφόρες. Τα φιλμ με ηλιακή ενέργεια θα μπορούσαν να κυκλοφορήσουν στο διάστημα για να παράγουν ενέργεια για τους αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και για τις μελλοντικές πόλεις στη Σελήνη ή τον Άρη. Αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το βάρος και το κόστος εκτόξευσης των διαστημικών αποστολών. Αναπτύσσονται επίσης έννοιες που επιτρέπουν τη μεταφορά ενέργειας στη Γη μέσω μικροκυμάτων, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω το δυναμικό των ηλιακών κυττάρων στο διάστημα.

Παράλληλα με τις εξελίξεις στο διάστημα, η ηλιακή ενέργεια στη Γη έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Σύμφωνα με έκθεση της Utopia, η ηλιακή ενέργεια έχει γίνει η φθηνότερη μορφή ενέργειας παγκοσμίως. Σημαντικά ορόσημα επιτεύχθηκαν μόνο στη Γερμανία στις αρχές του 2023. Η υπέρβαση του ορίου των 100 GW, ένα νέο ρεκόρ τροφοδοσίας 45 GW στις 18 Μαρτίου και πάνω από πέντε εκατομμύρια ηλιακά συστήματα αποτελούν σημεία μεγάλου ενδιαφέροντος. Ωστόσο, η επέκταση της ηλιακής ενέργειας δεν ήταν πάντα χωρίς εμπόδια. Μετά από μια φάση στασιμότητας μεταξύ 2013 και 2018, που προκλήθηκε από περικοπές χρηματοδότησης, η επέκταση επιταχύνθηκε ξανά υπό τον ομοσπονδιακό υπουργό Οικονομικών Ρόμπερτ Χάμπεκ.

Τεχνολογικές εξελίξεις και προκλήσεις

Η σημαντική μείωση του κόστους παραγωγής ηλιακής ενέργειας – από 50 σεντς το 2000 σε λιγότερο από τέσσερα σεντ σήμερα – έχει τονώσει περαιτέρω την αγορά. Ένα σημαντικό μερίδιο του 38% της γερμανικής ηλιακής ενέργειας προέρχεται από τα σπίτια. Αυτό που είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο είναι η συνεχής ανάπτυξη των ηλιακών συστημάτων μπαλκονιών, τα οποία επί του παρόντος συνεισφέρουν μόλις λιγότερο από το 1% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας. Οι επικριτές, ωστόσο, προειδοποιούν για πιθανή υπερπαραγωγή τις ηλιόλουστες και θυελλώδεις ημέρες, που μπορεί να οδηγήσει σε αρνητικές τιμές του ηλεκτρικού ρεύματος.

Η καθοριζόμενη από το κράτος αμοιβή για τους φορείς εκμετάλλευσης ηλιακών και αιολικών συστημάτων προκάλεσε κόστος 18,5 δισεκατομμυρίων ευρώ το 2024. Ενώ οι υψηλές αποδοχές ισχύουν κυρίως για παλαιότερα συστήματα, αναγνωρίζεται η ανάγκη επέκτασης της αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας και του ευρωπαϊκού δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας για την αποτελεσματική διαχείριση της αυξανόμενης παραγωγής ηλιακής ενέργειας. Η Γερμανία παραμένει ηγετική τοποθεσία για την ηλιακή έρευνα, με το Ινστιτούτο Fraunhofer να διαδραματίζει κεντρικό ρόλο. Είναι ήδη σαφές ότι οι ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη θα μπορούσαν να εγκαινιάσουν μια νέα εποχή στην ιστορία της ηλιακής ενέργειας, επειδή είναι οικονομικά και αποδοτικά.

Επιπλέον, οι ερευνητικές εργασίες για νέες εφαρμογές ηλιακής ενέργειας βρίσκονται σε εξέλιξη. Σχεδιάζονται καινοτόμες λύσεις που ενσωματώνουν ηλιακά κύτταρα σε δρόμους, ποδηλατόδρομους ακόμα και σε τζάμια παραθύρων. Δεδομένων αυτών των σαρωτικών εξελίξεων, η ηλιακή ενέργεια βρίσκεται στα πρόθυρα νέων υψών και προκλήσεων, τόσο στο διάστημα όσο και στη Γη, με την υπόσχεση για βιώσιμη βελτίωση των παγκόσμιων ενεργειακών αποθεμάτων.