Perowskitowe ogniwa słoneczne: przyszłość wytwarzania energii w kosmosie!

Perowskitowe ogniwa słoneczne: przyszłość wytwarzania energii w kosmosie!

Przestrzeń odgrywa kluczową rolę w życiu na Ziemi. Umożliwia płynne życie codzienne dzięki GPS, pogodzie i satelitom telewizyjnym. Jednak działanie tych satelitów opiera się na niezawodnym źródle energii i są zasilane głównie przez ogniwa słoneczne. Podróże kosmiczne i misje ziemskie w dużym stopniu opierają się na dostawach energii elektrycznej. Jednakże promieniowanie kosmiczne stanowi poważne zagrożenie dla ogniw słonecznych, powodując mikroskopijne defekty w siatce półprzewodnikowej. W tym kontekście młodsza grupa na Uniwersytecie w Poczdamie opracowuje elastyczne ogniwa słoneczne wykonane z innowacyjnego materiału perowskitowego, które potrafią się samonaprawiać.

Cechą szczególną perowskitowych ogniw słonecznych jest to, że po uszkodzeniu defekty sieci automatycznie „naprawiają się” przy użyciu ruchomych jonów w elastycznej siatce. Ta nowatorska właściwość może zrewolucjonizować wykorzystanie ogniw słonecznych w przestrzeni kosmicznej i zapewnić stabilne źródło energii dla przyszłych misji. Opracowując tę ​​technologię, skupiamy się nie tylko na zastosowaniach w kosmosie, ale także na jej efektywności na Ziemi. Perowskitowe ogniwa słoneczne już przewyższają wydajność tradycyjnych krzemowych ogniw słonecznych i oferują niezwykłe zalety: są cieńsze, lżejsze i mają mniejszy ślad węglowy.

Przyszłość energii słonecznej

Możliwości wykorzystania perowskitowych ogniw słonecznych są obiecujące. Folie zasilane energią słoneczną można by rozpowszechniać w przestrzeni kosmicznej, aby generować energię dla astronautów na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz dla przyszłych miast na Księżycu lub Marsie. Ta innowacja może znacznie zmniejszyć wagę i koszty startu misji kosmicznych. Opracowywane są także koncepcje umożliwiające przesyłanie energii na Ziemię za pomocą mikrofal, co dodatkowo zwiększa potencjał ogniw słonecznych w przestrzeni kosmicznej.

Równolegle z rozwojem przestrzeni kosmicznej, w ostatnich latach znacznie wzrosła energia słoneczna na Ziemi. Według raportu Utopii energia słoneczna stała się najtańszą formą energii na świecie. Na początku 2023 r. w samych Niemczech osiągnięto znaczące kamienie milowe. Przekroczenie progu 100 GW i nowy rekord mocy gwarantowanej wynoszący 45 GW z 18 marca oraz ponad pięć milionów systemów fotowoltaicznych to punkty bardzo interesujące. Jednak rozwój energii słonecznej nie zawsze przebiegał bez komplikacji. Po fazie stagnacji w latach 2013–2018, wywołanej cięciami w finansowaniu, pod rządami federalnego ministra gospodarki Roberta Habecka ekspansja ponownie nabrała tempa.

Postęp i wyzwania technologiczne

Znaczący spadek kosztów wytwarzania energii słonecznej – z 50 centów w 2000 r. do niecałych czterech centów obecnie – jeszcze bardziej pobudził rynek. Znacząca część, 38% niemieckiej energii słonecznej pochodzi z domów. Na szczególną uwagę zasługuje ciągły rozwój balkonowych systemów fotowoltaicznych, które obecnie wytwarzają zaledwie niecałe 1% całkowitej energii elektrycznej. Krytycy ostrzegają jednak przed możliwą nadprodukcją w słoneczne i wietrzne dni, co może prowadzić do ujemnych cen energii elektrycznej.

Ustalone przez państwo wynagrodzenia operatorów systemów fotowoltaicznych i wiatrowych spowodowały koszty w wysokości 18,5 mld euro w 2024 roku. Choć wysokie wynagrodzenia dotyczą przede wszystkim starszych systemów, dostrzegana jest potrzeba rozbudowy magazynów energii elektrycznej i europejskiej sieci elektroenergetycznej, aby efektywnie zarządzać rosnącą produkcją energii słonecznej. Niemcy pozostają wiodącym miejscem badań nad energią słoneczną, a Instytut Fraunhofera odgrywa w nich kluczową rolę. Jest już jasne, że perowskitowe ogniwa słoneczne mogą zapoczątkować nową erę w historii energii słonecznej, ponieważ są opłacalne i wydajne.

Ponadto trwają prace badawcze nad nowymi zastosowaniami energii słonecznej. Planowane są innowacyjne rozwiązania integrujące ogniwa słoneczne na ulicach, ścieżkach rowerowych, a nawet w szybach okiennych. Biorąc pod uwagę ten radykalny rozwój, energia słoneczna stoi u progu nowych wyżyn i wyzwań, zarówno w kosmosie, jak i na Ziemi, co wiąże się z obietnicą trwałej poprawy globalnych dostaw energii.