Perovskite päikesepatareid: energiatootmise tulevik kosmoses!

Perovskite päikesepatareid: energiatootmise tulevik kosmoses!

Kosmosel on Maa elus ülioluline roll. See võimaldab igapäevaelul sujuvalt kulgeda GPS-i, ilmateate ja televisiooni satelliitide kaudu. Kuid need satelliidid sõltuvad töötamiseks usaldusväärsest energiaallikast ja töötavad peamiselt päikesepatareidest. Kosmosereisid ja maapealsed missioonid sõltuvad suuresti elektrivarustusest. Kosmosekiirgus kujutab aga päikesepatareidele märkimisväärset ohtu, põhjustades pooljuhtvõres mikroskoopilisi defekte. Selle taustal töötab Potsdami ülikooli noorem rühm uuenduslikust perovskiidist materjalist painduvaid päikesepatareisid, mis suudavad end ise parandada.

Perovskiit-päikesepatareide eripära on see, et võre defektid pärast kahjustusi "paranevad" automaatselt, kasutades painduvas võres olevaid mobiilseid ioone. See uudne omadus võib pöördeliselt muuta päikesepatareide kasutamist kosmoses ja pakkuda tulevasteks missioonideks stabiilset energiaallikat. Selle tehnoloogia väljatöötamisel ei keskenduta ainult rakendustele kosmoses, vaid ka selle efektiivsusele Maal. Perovskiit päikesepatareid ületavad juba traditsiooniliste räni päikesepatareide efektiivsust ja pakuvad märkimisväärseid eeliseid: need on õhemad, kergemad ja väiksema süsiniku jalajäljega.

Päikeseenergia tulevik

Perovskite päikesepatareide kasutamise võimalused on paljulubavad. Päikeseenergial töötavaid filme võiks kosmoses veeretada, et toota energiat astronautidele rahvusvahelises kosmosejaamas ja tulevastele linnadele Kuul või Marsil. See uuendus võib oluliselt vähendada kosmosemissioonide kaalu ja stardikulusid. Samuti töötatakse välja kontseptsioone, mis võimaldavad mikrolainete kaudu energiat Maale üle kanda, mis suurendab veelgi päikesepatareide potentsiaali kosmoses.

Paralleelselt kosmosearenguga on päikeseenergia Maal viimastel aastatel oluliselt kasvanud. Utopia raporti kohaselt on päikeseenergiast saanud maailmas kõige odavam energiaallikas. Ainuüksi Saksamaal saavutati märkimisväärsed verstapostid 2023. aasta alguses. 100 GW piiri ületamine, 18. märtsil saavutatud uus sissevoolurekord 45 GW ja üle viie miljoni päikesesüsteemi pakuvad suurt huvi. Päikeseenergia laienemine pole aga alati kulgenud ilma tagasilöökideta. Pärast rahastamiskärbetest tingitud stagnatsioonifaasi aastatel 2013–2018 on laienemine föderaalse majandusministri Robert Habecki ajal taas hoogustunud.

Tehnoloogilised edusammud ja väljakutsed

Päikeseenergia tootmise kulude märkimisväärne langus – 50 sendilt 2000. aastal vähem kui neljale sendile täna – on turgu veelgi turgutanud. Märkimisväärne osa 38% Saksamaa päikeseenergiast pärineb kodudest. Eriti tähelepanuväärne on rõdude päikesesüsteemide pidev kasv, mis praegu moodustab vaid veidi alla 1% kogu elektrienergiast. Kriitikud aga hoiatavad päikesepaistelistel ja tuulistel päevadel võimaliku ületootmise eest, mis võib kaasa tuua negatiivse elektrihinna.

Riigi poolt määratud tasu päikese- ja tuulesüsteemide operaatoritele tekitas 2024. aastal kulusid 18,5 miljardit eurot. Kui kõrged tasud kehtivad eelkõige vanemate süsteemide puhul, siis kasvava päikeseenergia tootmise efektiivseks juhtimiseks teadvustatakse vajadust laiendada elektrisalvestust ja Euroopa elektrivõrku. Saksamaa on jätkuvalt päikeseuuringute juhtiv koht, kus Fraunhoferi Instituut mängib keskset rolli. Juba praegu on selge, et perovskiit-päikesepatareid võivad päikeseenergia ajaloos sisse tuua uue ajastu, kuna need on kulutõhusad ja tõhusad.

Lisaks on käimas päikeseenergia uute rakenduste uurimistöö. Kavas on uuenduslikud lahendused, mis integreerivad päikesepatareid tänavatele, jalgrattateedele ja isegi aknaklaasidesse. Arvestades neid ulatuslikke arenguid, on päikeseenergia uute kõrguste ja väljakutsete tipus nii kosmoses kui ka Maal, lubades jätkusuutlikult parandada ülemaailmseid energiavarusid.