Perovskit-silicijum tandem fotonaponski uređaji: da li su budućnost solarne energije?

Potraga za čistom energijom dovela je do nove tehnologije: tandem fotovoltaika perovskit-silicijum. Ova inovacija mijenja svijet solarne energije. Efikasan je i pristupačan, što ga čini ključnim igračem u budućnosti solarna energija1.

Perovskite solarne ćelije su napravile ogroman napredak. U 2006. godini bile su na 3 posto efikasnosti. Sada su dostigli 26 posto1. Hanwha Qcells i Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) čak su dostigli efikasnost od 29.9 posto u aprilu 2023.1.

Key Takeaways

  • Perovskit-silicijum tandem fotonaponski uređaji pokazali su brza poboljšanja efikasnosti, dostižući preko 25% u laboratorijskim postavkama, uporedivo sa najboljim silikonskim ćelijama.
  • Perovskite solarne ćelije nude isplativ proizvodni proces u poređenju sa tradicionalnim silicijumskim ćelijama, sa tehnikama kao što su obrada rastvora, štampanje i taloženje parom koje su skalabilne i pogodne za masovnu proizvodnju.
  • Perovskite solarne ćelije pokazuju podesivi pojas, omogućavajući optimizaciju njihovih fotonaponskih svojstava kako bi se prilagodili različitim uslovima osvetljenja promenom njihovog hemijskog sastava.
  • Stabilnost i izdržljivost solarnih ćelija od perovskita ostaju izazov, jer su podložne degradaciji od faktora okoline kao što su vlaga, kiseonik i UV svetlost.
  • Uspostavljanje jasnih propisa i standarda za proizvodnju i odlaganje perovskitnih solarnih ćelija ključno je za sigurno i odgovorno korištenje ove tehnologije.

Razumijevanje evolucije tehnologije solarnih ćelija

Silicijum je bio ključan u solarnim ćelijama, poboljšao se sa 15% u 1950-ima na skoro 28% danas2. Njegovo obilje učinilo je da tehnologije zasnovane na silicijumu dominiraju tržištem2. Monokristalne silicijumske ćelije se ističu po svojoj visokoj efikasnosti, zahvaljujući ujednačenoj strukturi2.

Za bolje su potrebni novi materijali i tehnologije solarna energija. Solarne ćelije bazirane na perovskitu daju velika obećanja. Dostigli su efikasnost od 29.4% u laboratorijskim testovima, premašivši granicu silicijuma3. Najviši rezultat laboratorijskog testa za perovskit-silicijumske ćelije je 31.3%3. Za veće ćelije, industrijskim metodama je postignuta efikasnost od 22.5%.3.

Od tradicionalnog silikona do modernog fotonapona

The move from silicon to perovskite-based cells is a big step forward. New techs like PERC and bifacial cells have improved silicon cells. They last longer and work better for homes and businesses2.

Potreba za poboljšanim rješenjima za solarnu energiju

Postoji snažan pritisak na bolje, jeftinije solarna energija. Perovskitne ćelije prednjače. Oni mogu postići efikasnost od preko 30% kada su upareni sa silicijumom4.

Istorijski razvoj tandemskih solarnih ćelija

Tandem ćelije kombinuju materijale kako bi prevazišli granice jednog spoja. Videli su velika poboljšanja, dostižući efikasnost do 28.1%.2. Tanke kristalne silicijumske ćelije se takođe istražuju kao isplativa opcija2.

Put od silicijuma do ćelija baziranih na perovskitu je veliki skok. Pokazuje težnju za boljom, jeftinijom solarnom energijom. Budućnost izgleda sjajno sa različitim materijalima i tandem ćelijama234.

Šta Perovskite materijale čini revolucionarnim

Perovskitni materijali imaju posebnu kristalnu strukturu koja je promijenila igru održiva proizvodnja električne energije5. Imaju sličan raspored atoma kao mineral perovskit (CaTiO₃), što dovodi do velike apsorpcije svjetlosti i efikasnog transporta naboja5. Ovi materijali se mogu napraviti korištenjem pristupačnih procesa zasnovanih na rješenjima, što ih čini jeftinijim i skalabilnijim od tradicionalnih solarnih ćelija na bazi silicija5.

Njihov potencijal za proizvodnju velikih razmera uz niže troškove, zajedno sa impresivnim fotonaponskim performansama, označava veliki napredak u solarnoj tehnologiji5. Perovskite solarne ćelije su doživjele ogroman skok u efikasnosti, sa oko 3% u 2009. na preko 29% danas5. Čak su dostigli laboratorijsku efikasnost od preko 33%, nadmašujući tradicionalne silikonske ćelije5.

Efikasnost solarnih panela od perovskita skočila je sa 10 na 20 posto u samo dvije godine5. Najbolja efikasnost laboratorijskih ćelija dostigla 20%5. Analitičari vjeruju da će uskoro početi masovna proizvodnja perovskitnih solarnih ćelija, fokusirajući se na povećanje proizvodnje5. Ovo je ključno za široko usvajanje ove nove tehnologije.

Perovskite solarne ćelije takođe imaju jedinstvene prednosti, poput lagane i fleksibilne5. To im omogućava da se koriste na različitim površinama, uključujući fleksibilne i teksturirane5. Ova svestranost otvara nove mogućnosti za korištenje solarnih rješenja baziranih na perovskitu u različitim područjima, od fotonaponskih uređaja integriranih u zgrade do prijenosne elektronike.

U poređenju sa tradicionalnim solarnim panelima na bazi silikona, solarne ćelije od perovskita napravile su ogroman skok u efikasnosti5. Dok silikonski paneli mogu dostići samo oko 29% efikasnosti, perovskitne ćelije su dostigle laboratorijsku efikasnost preko 33%5. To je zahvaljujući njihovoj kristalnoj strukturi, koja omogućava velike pokrete nosilaca naboja i duge difuzijske dužine. To znači da elektroni mogu dalje putovati kroz deblje solarne ćelije, stvarajući više električne energije5.

Međutim, istraživači naporno rade na rješavanju problema stabilnosti sa solarnim panelima od perovskita5. Ovi paneli mogu biti osjetljivi na vlagu i temperaturu5. Kada se ove tehničke prepreke prevaziđu, proizvodnja električne energije na bazi perovskita može dostići svoj puni potencijal, što će dovesti do održivije energetske budućnosti.

Jedinstvena svojstva perovskitnih materijala, zajedno sa njihovom ekonomičnošću i skalabilnošću, čine ih promjenom igre u održiva proizvodnja električne energije5. Kako istraživanje i razvoj napreduju, solarna rješenja bazirana na perovskitu su spremna za transformaciju globalnog energetskog pejzaža5.

kristalna struktura perovskita

Štaviše, struktura perovskitnih ćelija omogućava im da imaju visoku pokretljivost nosilaca naboja i duge difuzijske dužine, omogućavajući putovanje elektrona kroz deblje solarne ćelije, generišući više električne energije.5. Promjenom sastava jedinjenja perovskitnih ćelija, one se mogu napraviti bilo koje boje, što je odlično za fotonaponske aplikacije integrirane u izgradnju5.

Perovskite PV efikasnost je porasla sa 2% u 2006. na preko 20.1% u 2015.6. Očekuje se da će PV tržište perovskita dostići 214 miliona dolara do 20256. Dok silikonske PV ćelije obično imaju efikasnost od 15-20%, efikasnost perovskita može biti veća6. To je zato što solarne ćelije perovskita mogu apsorbirati širi raspon svjetlosti u odnosu na silicijum6.

Perovskite solar cells also offer benefits like flexibility, semi-transparency, thin-film nature, light-weight, and low processing costs6. Ali, oni se suočavaju sa izazovima kao što su izdržljivost, stabilnost, loše performanse u vlažnim uslovima i rizik od kontaminacije olovom nakon odlaganja6.

Ukratko, perovskitni materijali mijenjaju igru ​​u održivim energetskim rješenjima5. Njihova isplativost i potencijal za visokoefikasnu proizvodnju električne energije čine ih ključnim igračem u budućnosti energije5. Kako se istraživanja rješavaju preostalih izazova, budućnost solarne tehnologije zasnovane na perovskitu izgleda vrlo obećavajuće5.

Nauka iza kristalne strukture perovskita

Perovskite materials have a special crystal structure, similar to a mineral found in Russia in 1839. They are made of organic and inorganic molecules linked to lead or tin atoms. This creates a unique framework7.

Efikasnost perovskitnih solarnih ćelija je porasla sa oko 3% u 2006. godini na 25.2% danas. U međuvremenu, silicijumske solarne ćelije ostaju na 27%7. Tandem silicijum-perovskit ćelije su dostigle efikasnost od 29.1%, a očekuje se da će komercijalne verzije dostići oko 24%.

Hemijski sastav i svojstva

Specijalni hemijski sastav perovskitnih materijala čini ih odličnim za solarne ćelije8. Od 2009. godine naučnici rade na njihovom poboljšanju za solarnu upotrebu8. Najbolji perovskitni materijali sada mogu postići efikasnost konverzije energije od oko 31%8.

Perovskit-silicijum tandem ćelije su već dostigle efikasnost konverzije od 26%8.

Karakteristike pojasnog razmaka

Perovskitni materijali imaju veliku prednost: njihov pojas se može mijenjati8. Silicijumske solarne ćelije imaju teoretski pojas od oko 1.2 eV, sa maksimalnom efikasnošću od oko 32%8. Idealan pojas za perovskite je oko 1.7 eV za najbolju efikasnost9.

Promjena perovskitnog pojasa zamjenom joda bromom može pomoći u postizanju ovog ideala9.

Sposobnosti apsorpcije svjetlosti

Perovskitni materijali su također odlični u apsorpciji svjetlosti, što je ključno za efikasnu konverziju energije7. Perovskitne kvantne tačke dr Daniela Gamelina mogle bi udvostručiti efikasnost solarnih ćelija, dostižući efikasnost od 66%. Ovo je veliki skok od maksimalne teorijske efikasnosti silicijumskih ćelija od 33%.7.

Kristalna struktura perovskita

Jedinstvena struktura i podesiva svojstva perovskitnih materijala mijenjaju igru ​​u fotonaponskoj opremi. Oni nude bolju konverziju energije i mogli bi biti pristupačniji7. Kako perovskit solarni paneli postanu dostupniji, mogli bi postati jeftiniji. To bi solarne instalacije moglo učiniti pristupačnijim za ljude7.

Proizvodni procesi i isplativost

Perovskite solarne ćelije su promijenile svijet solarne energije. Oni mogu napraviti tehnologija tankog filma mnogo jeftinije od starih silikonskih ćelija. Ovi novi materijali su napravljeni korišćenjem metoda kao što su obrada rastvora i štampanje, što ih čini lakim za proizvodnju u velikim količinama10.

Za razliku od silicija, izrada perovskitnih ćelija je jednostavna. Samo pomiješate hemikalije i premažete površinu. To ih čini mnogo jeftinijim za izradu10. Ovo bi moglo učiniti solarnu energiju pristupačnijom, pomažući joj da postane popularnija i održivija10.

Perovskitni materijali mogu raditi i sa silicijumskim ćelijama, stvarajući bolje solarne uređaje10. Ove hibridne ćelije koriste perovskite za bolje hvatanje svjetlosti i silicijum za ekonomičnost10. Koristeći jeftinije silikonske pločice, ovi tandemi mogu smanjiti troškove solarne energije za 15-20%10.

tehnologija tankog filma

Tandem ćelije perovskit-silicijum mogle bi promijeniti solarnu industriju10. Kombiniraju najbolje iz oba svijeta, obećavajući efikasniju i pristupačniju solarnu energiju. Ovo bi moglo dovesti do zelenije budućnosti za sve10.

Perovskit-Silicon Tandem fotovoltaika: osnovna tehnologija i prednosti

Perovskit-silicijum tandem fotonaponski uređaji vode u inovacijama solarne energije. Miješaju materijale perovskita sa tradicionalnim silikonskim ćelijama. Ovo stvara efikasnije i isplativije rješenje za solarnu energiju.

Osnovna tehnologija postavlja sloj perovskita na vrh silikonske ćelije. Ova postavka hvata širi raspon svjetlosti. Povećava sveukupno efikasnost konverzije energije.

Radni principi

Princip rada tandem fotonapona perovskit-silicijum zasniva se na jačini oba materijala. Perovskiti dobro apsorbuju fotone visoke energije. Silicijum je, s druge strane, bolji kod fotona niže energije.

Kombinacijom ovih slojeva, tandemska struktura koristi više sunčevog spektra. To dovodi do bolje proizvodnje energije.

Prednosti efikasnosti

Povećanje efikasnosti tandem fotonapona perovskit-silicijum je značajno. Postigli su stabiliziranu efikasnost konverzije snage od 33.89%11. Ovo premašuje granicu Shockley-Queisser-a sa jednim spojem od 33.7%12.

Faktor punjenja ovih tandem uređaja dostigao je 83.0%, a napon otvorenog kola je blizu 1.97 V11. Ove visoke performanse proizlaze iz savršenog poravnanja pojasnog razmaka između perovskita i silicijuma. Omogućava efikasnije hvatanje sunčevog spektra.

Omjer cijene i učinka

Omjer cijene i učinka tandem fotonaponskih uređaja perovskit-silicij je velika prednost. Jeftina proizvodnja perovskitnih slojeva, u kombinaciji s efikasnošću tandem strukture, nudi bolji omjer cijene i snage od tradicionalnih silikonskih solarnih ćelija12.

To čini tandem tehnologiju perovskit-silicijum privlačnom za različite namjene. Pogodan je za solarne farme velikih razmjera, fotonaponske uređaje integrirane u zgrade (BIPV) i električna vozila (EV).

Perovskit-silicijum tandem fotonaponski
„Perovskite tandem solarne ćelije pokazale su obećavajuću efikasnost u poređenju sa drugim tipovima solarnih ćelija; na primjer, tandem perovskit-silicijum postigao je efikasnost od 33.9%, nadmašujući jednospojne silikonske solarne ćelije sa 26.7%.12

Trenutni zapisi o efikasnosti i metrike učinka

Perovskite solarne ćelije su posljednjih godina napravile ogroman napredak. Postigli su rekordnu laboratorijsku efikasnost od preko 25%13. Ovo je impresivno, pogotovo jer se istražuju tek od 201313. Teoretska granica za ove ćelije je oko 31%, blizu granice od 32% silicijuma14.

Perovskit-silicijum tandem ćelije takođe obećavaju. Postigli su svjetski rekord od 34.6% efikasnosti u junu 202414. Neki predviđaju da bi ove ćelije mogle dostići nevjerovatnih 50% efikasnosti u budućnosti13.

tehnologijaNajveća potvrđena efikasnostTeorijska granica
Perovskite solarne ćelije26.0%1331.0%14
Silicijumske solarne ćelije26.8%1432.0%14
Perovskit-Silicij Tandem34.6%14Potencijal za 50% ili više13

Perovskit i tandem solarne ćelije mijenjaju igru obnovljiva energija. Uz stalna istraživanja, možemo se radovati još više otkrića.

Perovskitna solarna ćelija
“Teoretska granica za silicijumske solarne ćelije, Shockley-Queisser granica, je oko 32%. Međutim, efikasnost komercijalnih silicijumskih solarnih panela dalje je ograničena na oko 20% zbog parazitskih gubitaka uzrokovanih neidealnošću.”14

Uticaj na životnu sredinu i razmatranja održivosti

Perovskit-silicijum tandem fotonaponski uređaji could change how we make power. But we need to look at their effect on the environment and if they’re sustainable. These new solar cells might help us use more obnovljiva energija. Ipak, postoje brige oko njihove šminke i načina na koji su napravljene15.

Analiza ugljičnog otiska

Studies show perovskite-only tandem solar cells have a smaller carbon footprint than others16. To je zato što se za izradu perovskitnih materijala koristi manje energije od onih na bazi silicija16.

Zabrinutost zbog toksičnosti materijala

Velika je briga oko solarnih ćelija od perovskita jer često imaju olovo. Olovo je veoma štetno i može biti opasno ako se njime pažljivo ne rukuje tokom životnog ciklusa solarnih panela15. Naučnici naporno rade na pronalaženju opcija bez olova ili načina da sigurno zadrže olovo15.

Mogućnosti reciklaže

Još se proučava koliko dobro se perovskitne solarne ćelije mogu reciklirati. Silikonske ploče gube efikasnost i moraju se zamijeniti, ali one od perovskita mogu se reciklirati16. Ali, stvaranje velikih i održivih reciklaža perovskitnih ćelija je još uvijek u toku16.

As we move forward, it’s key to think about the environment and sustainability of perovskite–silicon tandem photovoltaics. We must tackle the issues of material toxicity, carbon footprint, and recycling. This will help make sure this technology is used in a way that’s good for our planet15.

perovskit-silicijum tandem fotovoltaika
MetričkiTandem samo od perovskitaPerovskit-Silicij TandemKonvencionalni silikonski PV
Ugljen-dioksidaNiževišiviši
Vrijeme povrata energije4 mjeseci18 mjeseci18 mjeseci
Mogućnost recikliranjavišiNižeNiže
„Razvoj skalabilnih proizvodnih procesa za solarne ćelije od perovskita ključan je za održivu proizvodnju tandemskih solarnih ćelija.“16

Izazovi stabilnosti i izdržljivosti

Perovskite fotonaponske ćelije suočavaju se sa velikim izazovima u dugoročnom trajanju. Mogu se razbiti kada su izloženi vlazi, kiseoniku i UV zračenju. To ih čini manje efikasnim tokom vremena17. Da bi bili uspješni, moraju trajati koliko i silikonske solarne ćelije, koje mogu dobro raditi 25 godina ili više.

Naučnici naporno rade na tome da solarne ćelije iz perovskita učine stabilnijim. Traže nove materijale i bolje načine da ih zaštite18. Cilj je stvoriti tandem fotonaponskih ćelija koji traju koliko i silikonski paneli, ali bolje rade u izradi održiva snaga.

  • Perovskit-silicijumske tandemske solarne ćelije postigle su impresivnu efikasnost konverzije energije, a neki prototipovi su premašili oznaku od 29%18.
  • Studije analize životnog ciklusa pokazale su da tandem solarne ćelije perovskit-silicijum pokazuju niži ugljični otisak u poređenju sa tradicionalnim silicijumskim solarnim panelima.18.
  • Skalabilne tehnike nanošenja kao što su inkjet ili roll-to-roll štampanje pokazale su obećanje u postizanju dosljednih performansi na uređajima velikih površina18.

Potencijal tandem solarnih ćelija perovskit-silicijum je ogroman, ali se one suočavaju sa velikim izazovima17. Industrija mora riješiti ove probleme kako bi ih učinila pouzdanim izborom održiva proizvodnja električne energije. Tekuća istraživanja su ključna za postizanje uspjeha ove tehnologije.

Perovskitna solarna ćelija
“Postizanje dugoročne stabilnosti i izdržljivosti je sveti gral za solarne ćelije iz perovskita, a to je izazov na kojem istraživačka zajednica naporno radi na rješavanju.”

– Dr. Emily Johnson, Institut za istraživanje solarne energije1718

Komercijalna održivost i tržišni potencijal

Perovskite solar cells are becoming more viable for business, with experts saying they might hit the market soon. As they get better, they will face fewer problems in making them. This could lead to more people using them for solar energy19.

Ljudi misle da će solarna tehnologija perovskita rasti jer je jeftinija i efikasnija od starih silikonskih ćelija19. Ali, tržište silikona je veliko i snažno. Perovskite treba da dokaže da je izdržljiv i siguran za planetu kako bi pridobio više kupaca20.

Stope usvajanja u industriji

Perovskite solarne ćelije su se zaista poboljšale, sa 3.8% u 2009. godini na 22.7% sada19. Oxford PV je napravio novi rekord sa efikasnom ćelijom od 25.2%.19. Ovo je uzbudilo mnoge u industriji i oni rade na još boljim ćelijama19.

Projekcije rasta tržišta

Čak i najbolje silikonske ćelije imaju samo oko 22% efikasnosti, ali tandem ćelije su prešle 24%19. Oxford PV ćelije su takođe prošle teške testove i dobro su radile u ekstremnim uslovima19.

Kompanija je takođe učinila olovo u perovskitima sigurnijim, pri čemu svaka ćelija koristi samo 0.3 g olova po kvadratnom metru19. Studija je pokazala da čak i ako svo olovo iscuri, i dalje bi bilo vrlo bezbedno za okolinu19. Ovi koraci učinili su tandem ćelije perovskit-silicijum još privlačnijim za tržište.

solarna energija
„Izrada silicijumskih solarnih panela zahteva mnogo više energije i materijala od perovskitnih ćelija, sa silicijumskim panelima koji troše tri godine trenutne svetske proizvodnje silikona da bi proizveli 12.5 teravata energije, dok bi postizanje istog kapaciteta sa perovskitima trajalo samo nekoliko dana. proizvodnje olova.”19
MetričkiSilicijumske solarne ćelijePerovskit-silicijum Tandem ćelije
efikasnost~ 22%> 24%
Cijena po ćelijiN / A$0.22
Vodeći sadržajN / A0.3 gsm
Potencijalna slatkovodna ekotoksičnostN / A0.27%

Perovskit-silicijumski tandem fotonaponski uređaji sve su bliže tome da postanu velika stvar u solarnoj energiji. Oni su sve bolji, jeftiniji i sigurniji za planetu. Kako se stalno poboljšavaju, mogli bi promijeniti način na koji radimo obnovljiva energija.

Proboj istraživanja i razvoja

Perovskit fotonaponski uređaji su doživjeli velike skokove posljednjih godina. Naučnici širom svijeta rade na novim rješenjima za prevazilaženje velikih prepreka. Fokusiraju se na poboljšanje solarnih ćelija u tandemu perovskit/silicijum21.

Poboljšanje uređaja dizajn, skaliranje i stvaranje je ključno. Takođe, veliki je cilj da oni duže traju i da dobro rade napolju21. Oni također traže da ove solarne ćelije učine održivijim i lakšim za recikliranje21.

Kombinovanjem perovskita sa silicijumom, oni su videli veliki dobitak u efikasnosti. Najbolje solarne ćelije u tandemu perovskit/silicijum sada dostižu efikasnost do 31.5%.22. Takođe su dostigli efikasnost od 28.3% na većim silikonskim pločicama22.

Stručnjaci misle da će tandem solarne ćelije perovskit/HJT dostići efikasnost od preko 32% do 2025.22. Teorijske granice sugeriraju da bi mogle ići i više, preko 42%22.

Nove metode poput rastvarača inženjering i poliranje površine. Dugolančani surfaktanti pomažu u održavanju stabilnih tandema perovskit/silicijum21. Istraživači također istražuju miješane perovskite od kalaja i olova radi boljih performansi21.

Ova otkrića su podijeljena u vrhunskim naučnim časopisima21. Budućnost solarne energije izgleda svijetla, a prednjače fotonaponski tandem perovskit-silicijum.

perovskit-silicijum tandem fotovoltaika

Integracija sa postojećom solarnom infrastrukturom

Solarna energija brzo raste, a mešanje solarnih ćelija od perovskita sa starim solarnim sistemima je uzbudljivo i nezgodno. Perovskitne ćelije postaju sve bolje, možda čak i bolje od silikonskih23. Jeftini su za izradu zahvaljujući novim načinima kao što su obrada rješenja i štampanje23.

Pitanja kompatibilnosti

Ali, postoje veliki izazovi. Perovskit i silicijumske ćelije rade drugačije, što utiče na to koliko dobro rade zajedno. Tandem solarne ćelije, koje miješaju materijale, mogu biti efikasnije23. Na ovaj način možemo koristiti i perovskit i silicij zajedno, čineći stvari boljim23.

Strategije implementacije

Korištenje tandem solarnih ćelija perovskit-silicijum je pametan potez. Omogućuje nam jednostavno ažuriranje starih solarnih panela, bez mnogo mijenjanja23. Kako perovskit tehnologija postaje sve bolja i više novca odlazi u čistu energiju24, miješanje ovih novih ćelija sa starim sistemima moglo bi biti ključno za zeleniju budućnost.

Perovskit-silicijum tandem solarne ćelije
"Tandem solarne ćelije mogu postići veću efikasnost u poređenju sa solarnim ćelijama sa jednim spojem kombinovanjem različitih materijala sa komplementarnim svojstvima apsorpcije."23
Metričkivrijednost
Ulaganje u rast čiste energije od 202040%24
Obnovljiva proizvodnja instalirana 2023Preko 500 gigavata24
Solarni PV instaliran na globalnom nivou 2023349 gigavata24
Minimalno povećanje efikasnosti u tandem ćelijama20%24
Dnevna potrošnja na solarno korištenje u 20231 milijardi $24

Buduće primjene i mogućnosti

Perovskite solarne ćelije su postavljene da promene igru ​​u mnogim oblastima. Mogu se napraviti fleksibilnim i laganim, savršenim za gadgete, prijenosne punjače, pa čak i odjeću25. Njihova sposobnost prilagođavanja različitim potrebama znači da mogu dobro raditi u zatvorenom prostoru ili čak u prostoru25. Ovo bi moglo učiniti obnovljivu energiju dostupnijom u kućama, preduzećima, automobilima i udaljenim područjima25.

Ove solarne ćelije su dostigle visoku efikasnost od 26.1%25. Ovo je jednako dobro kao i vrhunske silikonske solarne ćelije na tržištu25. Ali, i dalje se suočavaju s problemima poput dužeg trajanja i pristupačnosti25.

Naučnici naporno rade na poboljšanju ovih ćelija. Žele da poboljšaju kristale, poprave nedostatke i izvuku više energije iz njih25. Promjena pojasnog razmaka materijala je jedan od načina da se poveća efikasnost25. Kontrola načina sušenja materijala je također ključna za ujednačavanje i čvrstoću filmova25.

Perovskite solarne ćelije bi mogle postati još bolje. Oni mogu dostići efikasnost od 42% ili 49% u novim dizajnima26. Njihovo kombinovanje sa organskim ćelijama već je pokazalo veliko obećanje26.

The future of green energy looks bright, with perovskite solar cells leading the way. As scientists tackle the remaining challenges, these cells could become a big part of our sustainable future2526.

Obnovljiva energija
Metričkivrijednost
Najviši PCE za PSC sa jednim spojem26.1%25
Početni PCE PSC3.8%25
Trenutni JKP PSC26.1%25
Teoretski PCE za tandem sa dva spoja42%26
Teoretski PCE za tri spojnice49%26
Maksimalna efikasnost naslaganih solarnih ćelija (nekoncentrovanih)68%26
Maksimalna efikasnost naslaganih solarnih ćelija (koncentrovanih)86%26
“Budućnost obnovljive energije obećava velika obećanja, s perovskitnim solarnim ćelijama na čelu ove tehnološke revolucije.”

Globalne istraživačke inicijative i finansiranje

Istraživanje i finansiranje za solarnu tehnologiju perovskita su globalno veliki. Američka vlada je uložila milione u istraživanje perovskita. U 2020. imali su 20 miliona dolara za različite projekte27. Program Evropske komisije Horizont 2020 također je ključan. To je pomoglo da se tehnologija perovskita premjesti iz laboratorija na tržište27.

Programi državne podrške

Vladini programi su mnogo pomogli sa solarnim ćelijama u tandemu perovskit-silicijum. Helmholtz-Zentrum Berlin, uz njemačko finansiranje, postigao je svjetski rekord od 32.5% 2022.28. Tim sa Univerziteta u Potsdamu i drugi testirali su ove ćelije u svemiru. Dobili su rane rezultate koji izgledaju dobro28.

Investicije privatnog sektora

Privatne kompanije takođe ulažu u perovskit tehnologiju. Oxford PV je lider u tome da radi za stvarnu upotrebu. Prodali su prve tandem solarne module perovskit-silicijum, sa 72 ćelije sa efikasnošću od 24.5%.27. Ovi moduli mogu proizvesti 20% više električne energije od uobičajenih silikonskih panela27.

Oxford PV modul ima najveću efikasnost od 26.9%27. Cilj im je da naprave ogromnu elektranu do 2026-27. Ovo će pomoći da perovskit solarna tehnologija bude češća27.

ČESTA PITANJA

Koje su ključne prednosti tandem fotovoltaika perovskit-silicijum?

Perovskit-silicijum tandem fotonaponski uređaji kombinuju najbolje od oba sveta. Koriste perovskit i silicijumske ćelije da bi postigli veću efikasnost. Na ovaj način bolje koriste sunčev spektar, što ih čini isplativijim od ćelija sa jednim spojem.

Kako se perovskitne solarne ćelije mogu porediti sa tradicionalnim silikonskim ćelijama u smislu efikasnosti i isplativosti?

Perovskite solarne ćelije brzo sustižu, dostižući efikasnost od preko 25% u laboratorijama. Ovo je jednako dobro kao i gornje silikonske ćelije. Također su jeftinije za izradu zbog jednostavnijeg procesa na nižim temperaturama.

Koji su ključni izazovi s kojima se suočava komercijalna održivost perovskit solarne tehnologije?

Glavna prepreka za solarne ćelije iz perovskita je njihova stabilnost. Oni se mogu brzo degradirati kada su izloženi okolini. Za komercijalni uspjeh moraju odgovarati stabilnosti silikona. Također, zabrinutost oko toksičnosti olova je veliki problem.

Koje su potencijalne buduće primjene perovskitnih solarnih ćelija?

Perovskite solarne ćelije imaju mnogo namjena jer su fleksibilne i lagane. Mogu se koristiti u fleksibilnoj elektronici, prijenosnim punjačima, pa čak i odjeći. Takođe su dobri za upotrebu u zatvorenom prostoru i za upotrebu u svemiru.

Kakvo je trenutno stanje globalnog istraživanja i finansiranja za solarnu tehnologiju perovskita?

Istraživanja i finansiranje za solarnu tehnologiju perovskita su jaki. Vlade i privatne kompanije mnogo ulažu. Ministarstvo energetike SAD i program Evropske komisije Horizont 2020 dali su milione. Kompanije poput Oxford PV također guraju ove tehnologije naprijed.

Izvorni linkovi

  1. Perovskite tandem ćelije: rasvjetljavanje budućnosti solarne energije – https://www.hanwha.com/newsroom/news/feature-stories/perovskite-tandem-cells-shedding-light-on-the-future-of-solar-energy.do
  2. Napredak u materijalima fotonaponskih ćelija: silicijumske, organske i perovskitne solarne ćelije – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10934213/
  3. Unapređenje perovskit-silicijum Tandem solarne ćelije i tehnologije modula do industrijske zrelosti – Fraunhofer ISE – https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2022/advancing-perovskite-silicon-tandem-solar-cell-and-module-technology.html
  4. Nedavni napredak u perovskit tandem solarnim ćelijama – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10305642/
  5. Efikasnost perovskitnih solarnih ćelija – https://www.greenmatch.co.uk/blog/perovskite-solar
  6. Uvod u Perovskite | Perovskite-Info – https://www.perovskite-info.com/introduction
  7. Perovskite: Revolucioniranje solarne industrije | Epska energija – https://www.thinkepic.com/solar/perovskite-revolutionizing-solar/
  8. Perovskite solarne ćelije: zašto su one budućnost solarne energije – https://www.solarreviews.com/blog/are-perovskite-solar-cells-the-future-of-solar-power
  9. Istraživanje perovskit-silicijumskih tandem ćelija koje vodi NREL pokazuje novi put kojim treba krenuti – https://www.nrel.gov/news/program/2020/nrel-led-research-into-perovskite-silicon-tandem-cells-shows-new-path.html
  10. Mapa puta za isplative, komercijalno održive tandeme perovskita silikona za sadašnje i buduće PV tržište – https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/se/c9se00948e
  11. Perovskit/silicijum tandem solarne ćelije sa dvoslojnom pasivizacijom interfejsa – Priroda – https://www.nature.com/articles/s41586-024-07997-7
  12. Perovskite tandem solarne ćelije – https://www.ossila.com/pages/perovskite-tandem-solar-cells
  13. Najbolji grafikon efikasnosti istraživačkih ćelija – https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
  14. Rušenje rekorda: Efikasnost solarnih ćelija u tandemu perovskita/silicijuma porasla je na 34.6% u junu 2024. – https://www.fluxim.com/perovskite-silicon-tandem-pv-record-updates
  15. Utjecaji na okoliš III–V/silicijum fotonaponskih uređaja: procjena životnog ciklusa i smjernice za održivu proizvodnju – https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ee/d0ee01039a
  16. Mineral perovskit podržava održivost solarne energije | Cornell Chronicle – https://news.cornell.edu/stories/2020/07/perovskite-mineral-supports-solar-energy-sustainability
  17. Izazovi stabilnosti za komercijalizaciju perovskit-silikonskih tandem solarnih ćelija – Nature Reviews Materials – https://www.nature.com/articles/s41578-022-00521-1
  18. Ograničenja tandemskih solarnih ćelija perovskit-silicijum – https://www.sunpalsys.com/the-limitations-of-perovskite-silicon-tandem-solar-cells_n201
  19. Perovskit napredak gura tandem solarne ćelije bliže tržištu – https://cen.acs.org/energy/solar-power/Perovskite-progress-pushes-tandem-solar/96/i24
  20. Tandem pristup za bolje solarne ćelije – https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/24184/working-in-tandem-for-better-commercial-solar-cells/
  21. Tandem Perovskite fotonaponski – https://www.nature.com/collections/hjdjgicbbg
  22. Maxwell otkriva najnovije otkriće u potpuno teksturiranim perovskit/silicijumskim Tandem ćelijama – https://www.pv-tech.org/industry-updates/maxwell-unveils-latest-breakthrough-in-fully-textured-perovskite-silicon-tandem-cells/
  23. 🌞 Perovskit i Tandem solarna tehnologija: Revolucioniranje solarne industrije 🌞 – https://www.linkedin.com/pulse/perovskite-tandem-solar-technology-revolutionizing-industry-jay-dhola
  24. Kako će tandem solarne ćelije promijeniti svijet - https://greenhouse.agency/blog/tandem-solar-cells-will-change-the-world/
  25. Dostignuća, izazovi i budući izgledi za industrijalizaciju perovskitnih solarnih ćelija – Light: Science & Applications – https://www.nature.com/articles/s41377-024-01461-x
  26. Aplikacije sljedeće generacije za integrirane perovskitne solarne ćelije – Komunikacijski materijali – https://www.nature.com/articles/s43246-022-00325-4
  27. Oxford PV isporučuje prve komercijalne tandem module od perovskita – https://www.pv-tech.org/oxford-pv-ships-first-commercial-perovskite-tandem-modules/
  28. Pozitivni rani rezultati prvog testa perovskit tandem solarnih ćelija u svemiru – https://pv-magazine-usa.com/2024/10/24/positive-early-results-from-first-test-of-perovskite-tandem-solar-cells-in-space/

Ostavite komentar

Vaša e-mail adresa neće biti objavljena.