Kampen mot klimaendringer kan ta fart, men det ser ut til at silisiumsolceller med grønn energi når sine grenser.Den mest direkte måten å gjøre konverteringen på akkurat nå er med solcellepaneler, men det er andre grunner til at de er det store håpet for fornybar energi.
Nøkkelkomponenten deres, silisium, er det nest vanligste stoffet på jorden etter oksygen.Siden paneler kan plasseres der strømmen er nødvendig – på boliger, fabrikker, kommersielle bygninger, skip, kjøretøyer – er det mindre behov for å overføre kraft på tvers av landskap;og masseproduksjon betyr at solcellepaneler nå er så billige at økonomien ved å bruke dem blir uomtvistelig.
I følge Det internasjonale energibyråets energiutsiktsrapport for 2020, produserer solcellepaneler noen steder den billigste kommersielle elektrisiteten i historien.
Selv den tradisjonelle insektbjørnen "hva med når det er mørkt eller overskyet?"blir mindre problematisk takket være transformative fremskritt innen lagringsteknologi.
Beveger seg utover grensene for solenergi
Hvis du forventer et "men", her er det: men silisiumsolcellepaneler når de praktiske grensene for effektiviteten på grunn av noen ganske ubeleilige fysikklover.Kommersielle silisiumsolceller er nå bare rundt 20 prosent effektive (dog opptil 28 prosent i laboratoriemiljøer. Deres praktiske grense er 30 prosent, noe som betyr at de bare noen gang kan konvertere omtrent en tredjedel av solens mottatte energi til elektrisitet).
Likevel vil et solcellepanel produsere mange ganger mer utslippsfri energi i løpet av sin levetid enn det som ble brukt i produksjonen.
en silisium/perovskitt solcelle
Perovskite: fremtiden til fornybar energi
I likhet med silisium er dette krystallinske stoffet fotoaktivt, noe som betyr at når det blir truffet av lys, blir elektroner i strukturen opphisset nok til å bryte seg vekk fra atomene deres (denne frigjøringen av elektroner er grunnlaget for all elektrisitetsproduksjon, fra batterier til atomkraftverk) .Gitt at elektrisitet er i kraft, en conga-linje av elektroner, når de løse elektronene fra silisium eller perovskitt kanaliseres inn i en ledning, er elektrisitet resultatet.
Perovskite er en enkel blanding av saltløsninger som varmes opp til mellom 100 og 200 grader for å etablere dens fotoaktive egenskaper.
Som blekk kan den skrives ut på overflater, og den er bøybar på en måte som stiv silisium ikke er.Den brukes i en tykkelse på opptil 500 ganger mindre enn silisium, og er også superlett og kan være halvgjennomsiktig.Dette betyr at den kan brukes på alle slags overflater som på telefoner og vinduer.Den virkelige spenningen er imidlertid rundt perovskites energiproduksjonspotensial.
Å overvinne perovskittens største utfordring – forverring
De første perovskitt-enhetene i 2009 konverterte bare 3,8 prosent av sollys til elektrisitet.I 2020 var effektiviteten 25,5 prosent, nær silisiums laboratorierekord på 27,6 prosent.Det er en følelse av at effektiviteten snart kan nå 30 prosent.
Hvis du forventer et "men" om perovskitt, vel, det er et par.En komponent i det krystallinske perovskittgitteret er bly.Mengden er liten, men den potensielle toksisiteten til bly betyr at det er en vurdering.Det virkelige problemet er at ubeskyttet perovskitt lett brytes ned gjennom varme, fuktighet og fuktighet, i motsetning til silisiumpaneler som rutinemessig selges med 25 års garanti.
Silisium er bedre til å takle lysbølger med lav energi, og perovskitt fungerer godt med synlig lys med høyere energi.Perovskitt kan også stilles inn for å absorbere forskjellige bølgelengder av lys - rødt, grønt, blått.Med nøye justering av silisium og perovskitt betyr dette at hver celle vil gjøre mer av lysspekteret om til energi.
Tallene er imponerende: et enkelt lag kan være 33 prosent effektivt;stable to celler, det er 45 prosent;tre lag ville gi 51 prosent effektivitet.Slike tall, hvis de kan realiseres kommersielt, vil revolusjonere fornybar energi.
Innleggstid: 12. august 2021