Οι ηλιακές κυψέλες μεταλλεύματος πυριτίου ασβεστίου τιτανίου θα αλλάξουν εντελώς την απόδοση παραγωγής ενέργειας
Οι ηλιακές κυψέλες μεταλλεύματος πυριτίου ασβεστίου τιτανίου θα αλλάξουν εντελώς την απόδοση παραγωγής ενέργειαςκαι
Τα παραδοσιακά ηλιακά κύτταρα που βασίζονται σε ενώσεις ημιαγωγών πυριτίου έχουν θεωρητική μέγιστη απόδοση 29% στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, με τη συγχώνευση του δεύτερου στρώματος περοβσκίτη στο βασικό στρώμα πυριτίου, οι ηλιακές κυψέλες ενδέχεται να υπερβούν αυτό το όριο απόδοσης στο εγγύς μέλλον.
Ο περοβσκίτης είναι ένα είδος ένωσης με την ίδια κρυσταλλική δομή με το ορυκτό οξείδιο του ασβεστίου τιτανίου. Αυτό το εξαιρετικά εύκαμπτο υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων μηχανών υπερήχων, τσιπ αποθήκευσης και ηλιακών κυψελών για παραγωγή ενέργειας. Πρόσφατες έρευνες δείχνουν ότι ο περοβσκίτης μπορεί να είναι α"μυστικό όπλο"για την προώθηση της απόδοσης παραγωγής ενέργειας της βιομηχανίας ηλιακών κυττάρων σε ένα νέο επίπεδο.
Η τρέχουσα τεχνολογία ηλιακών κυψελών πλησιάζει γρήγορα το υψηλότερο επίπεδο απόδοσης, αλλά εξακολουθεί να μην πληροί το επίπεδο που απαιτείται για την ηλιακή ενέργεια ως σημαντικό μετριαστικό παράγοντα για την αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Οι επιστήμονες έχουν δηλώσει ότι η απόδοση πρέπει να υπερβαίνει το 30%, και το ποσοστό εγκατάστασης νέων ηλιακών συλλεκτών πρέπει να είναι δέκα φορές υψηλότερο από το τρέχον επίπεδο υιοθέτησης.
Με την προσθήκη ενός επιπλέον στρώματος οξειδίου του ασβεστίου τιτανίου (και τα δύο με ημιαγωγικές ιδιότητες) σε ένα υπόστρωμα πυριτίου, η ενέργεια που συλλαμβάνεται από το ηλιακό φως μπορεί να ενισχυθεί. Το στρώμα πυριτίου συλλαμβάνει ηλεκτρόνια στο κόκκινο φως, ενώ το στρώμα ασβεστίου τιτανίου συλλαμβάνει το μπλε φως. Η βελτίωση της ικανότητας απορρόφησης ενέργειας θα οδηγήσει σε μείωση της συνολικής τιμής της ηλιακής ενέργειας, επιταχύνοντας έτσι την ανάπτυξη και την υιοθέτηση ηλιακών συλλεκτών.
Οι επιστήμονες έχουν περάσει αρκετά χρόνια αναπτύσσοντας αποτελεσματική τεχνολογία ηλιακών κυψελών πυριτίου ασβεστίου τιτανίου και το 2023 φαίνεται να σηματοδοτεί ένα σημαντικό ορόσημο σε αυτόν τον τομέα. Η πρόσφατη ερευνητική πρόοδος έχει βελτιώσει με επιτυχία την απόδοση των μπαταριών της σειράς περοβσκίτη πυριτίου σε πάνω από 30%. Ο ρυθμός προόδου είναι τόσο γρήγορος που αυτή η τεχνολογία θα παρουσιάσει σύντομα τη βελτιωμένη λειτουργικότητά της σε εμπορικά προϊόντα.
Ο Στέφανος De Λύκος, καθηγητής επιστήμης και μηχανικής υλικών στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Βασιλιάς Αμπντουλάχ στη Σαουδική Αραβία, πιστεύει ότι το 2023, ο τομέας της τεχνολογίας ηλιακών κυττάρων θα φέρει σημαντική πρόοδο. Η ομάδα του De Λύκος έχει επιτύχει επίπεδο απόδοσης 33,7% στα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη πυριτίου, αλλά οι λεπτομέρειες της δουλειάς τους πρέπει ακόμη να δημοσιευτούν σε επιστημονικά περιοδικά.Μια άλλη ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Στέφανος Άλμπρεχτ του Κέντρου Υλικών και Ενέργειας Χέλμχολτζ του Βερολίνου στη Γερμανία δημοσίευσε πρόσφατα μια μελέτη σχετικά με μια σειρά συνδεδεμένη μπαταρία περοβσκίτη πυριτίου που μπορεί να επιτύχει απόδοση μετατροπής ισχύος έως και 32,5%. Η τρίτη ομάδα με επικεφαλής τον Xin Yu Πηγούνι της École Πολυτεχνική Fédérale de Λοζάνη στη Λωζάνη της Ελβετίας, απέδειξε ότι η απόδοση της μπαταρίας της σειράς φτάνει το 31,25%, με"τη δυνατότητα υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους κατασκευής".
Ο De Λύκος δήλωσε ότι η υπέρβαση του ενεργειακού ορίου του 30% θα ενισχύσει την αυτοπεποίθηση των ανθρώπων"Η παραγωγή φωτοβολταϊκού ρεύματος υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους μπορεί να διατεθεί στην αγορά". Μέχρι το 2022, η δυναμικότητα παραγωγής ηλιακής ενέργειας θα φτάσει τα 1,2 τεραβάτ (TW) και πρέπει να αυξηθεί σε τουλάχιστον 75 TW έως το 2050 για να μετριαστεί η πιο καταστροφική κατάσταση που προκαλείται από την υπερθέρμανση του πλανήτη και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.