Fotovoltaice tandem perovskit-siliciu: sunt ele viitorul energiei solare?

Căutarea energiei curate a condus la o nouă tehnologie: fotovoltaice tandem perovskit-siliciu. Această inovație schimbă lumea energiei solare. Este eficient și accesibil, făcându-l un jucător cheie în viitor energie solara1.

Celulele solare perovskite au făcut progrese uriașe. În 2006, acestea erau la o eficiență de 3%. Acum, au ajuns la 26 la sută1. Hanwha Qcells și Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) au atins chiar și o eficiență de 29.9% în aprilie 20231.

Intrebari cu cheie

  • Fotovoltaice tandem perovskit-siliciu au arătat îmbunătățiri rapide ale eficienței, ajungând la peste 25% în setările de laborator, comparabile cu cele mai bune celule de siliciu.
  • Celulele solare perovskite oferă un proces de producție rentabil în comparație cu celulele tradiționale de siliciu, cu tehnici precum procesarea soluției, imprimarea și depunerea de vapori care sunt scalabile și favorabile producției în masă.
  • Celulele solare perovskite demonstrează bandgaps reglabile, permițând optimizarea proprietăților lor fotovoltaice pentru a se potrivi diferitelor condiții de iluminare prin modificarea compoziției lor chimice.
  • Stabilitatea și durabilitatea celulelor solare perovskite rămân o provocare, deoarece sunt susceptibile la degradarea din cauza factorilor de mediu precum umiditatea, oxigenul și lumina UV.
  • Stabilirea unor reglementări și standarde clare pentru producția și eliminarea celulelor solare perovskite este crucială pentru utilizarea sigură și responsabilă a acestei tehnologii.

Înțelegerea evoluției tehnologiei celulelor solare

Siliciul a fost cheia în celulele solare, îmbunătățindu-se de la 15% în anii 1950 la aproape 28% în prezent.2. Abundența sa a făcut ca tehnologiile pe bază de siliciu să domine piața2. Celulele de siliciu monocristalin se remarcă prin eficiența lor ridicată, datorită structurii lor uniforme2.

Sunt necesare materiale și tehnologii noi pentru mai bine energie solara. Celulele solare pe bază de perovskit sunt foarte promițătoare. Au atins o eficiență de 29.4% în testele de laborator, depășind limita siliciului3. Cel mai mare rezultat al testelor de laborator pentru celulele perovskite-siliciu este de 31.3%3. Pentru celulele mai mari, eficiențe de 22.5% au fost obținute prin metode industriale3.

De la siliciu tradițional la fotovoltaica modernă

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.

Nevoia de soluții îmbunătățite de energie solară

Există o forță puternică pentru mai bine, mai ieftin energie solara. Celulele perovskite sunt în frunte. Pot atinge o eficiență de peste 30% atunci când sunt asociate cu silicon4.

Dezvoltarea istorică a celulelor solare tandem

Celulele tandem combină materiale pentru a depăși limitele unei singure joncțiuni. Au văzut îmbunătățiri mari, ajungând la o eficiență de până la 28.1%.2. Celulele subțiri de siliciu cristalin sunt, de asemenea, explorate ca o opțiune rentabilă2.

Călătoria de la siliciu la celulele pe bază de perovskit este un salt mare. Arată impulsul pentru energie solară mai bună și mai ieftină. Viitorul arată luminos cu diverse materiale și celule tandem234.

Ce face ca materialele perovskite să fie revoluționare

Materialele perovskite au o structură cristalină specială care a schimbat jocul generarea durabilă a energiei5. Au un aranjament atomic similar cu perovskitul mineral (CaTiO₃), ceea ce duce la o absorbție mare a luminii și la un transport eficient de sarcină.5. Aceste materiale pot fi realizate folosind procese bazate pe soluții la prețuri accesibile, făcându-le mai ieftine și mai scalabile decât celulele solare tradiționale pe bază de siliciu.5.

Potențialul lor de producție la scară largă la costuri mai mici, împreună cu performanța lor fotovoltaică impresionantă, marchează o descoperire majoră în tehnologia solară.5. Celulele solare perovskite au înregistrat un salt uriaș în eficiență, de la aproximativ 3% în 2009 la peste 29% astăzi5. Au atins chiar și eficiențe de laborator de peste 33%, depășind celulele tradiționale de siliciu5.

Cifrele de eficiență pentru panourile solare perovskite au crescut de la 10 la 20% în doar doi ani5. Cea mai bună eficiență a celulei de laborator a atins 20%5. Analiştii cred că producţia în masă a celulelor solare perovskite va începe în curând, concentrându-se pe extinderea producţiei5. Aceasta este cheia pentru adoptarea pe scară largă a acestei noi tehnologii.

Celulele solare perovskite au, de asemenea, beneficii unice, cum ar fi ușoare și flexibile5. Acest lucru le permite să fie utilizate pe diferite suprafețe, inclusiv pe cele flexibile și texturate5. Această versatilitate deschide noi posibilități de utilizare a soluțiilor solare pe bază de perovskit în diferite domenii, de la fotovoltaice integrate în clădiri până la electronice portabile.

În comparație cu panourile solare tradiționale pe bază de siliciu, celulele solare perovskite au făcut un salt uriaș în eficiență5. În timp ce panourile de siliciu pot atinge doar aproximativ 29% eficiență, celulele perovskite au atins eficiența laboratorului de peste 33%5. Acest lucru se datorează structurii lor cristaline, care permite motilități ridicate ale purtătorilor de sarcină și lungimi mari de difuzie. Aceasta înseamnă că electronii pot călători mai departe prin celule solare mai groase, producând mai multă electricitate5.

Cu toate acestea, cercetătorii lucrează din greu pentru a rezolva problemele de stabilitate cu panourile solare perovskite5. Aceste panouri pot fi sensibile la umiditate și temperatură5. Odată ce aceste obstacole tehnice sunt depășite, generarea de energie pe bază de perovskit își poate atinge întregul potențial, ceea ce duce la un viitor energetic mai durabil.

Proprietățile unice ale materialelor perovskite, împreună cu rentabilitatea și scalabilitatea lor, le fac să schimbe jocul în generarea durabilă a energiei5. Pe măsură ce cercetarea și dezvoltarea continuă să avanseze, soluțiile solare bazate pe perovskit sunt pregătite să transforme peisajul energetic global5.

structura cristalină de perovskit

Mai mult, structura celulelor perovskite le permite să aibă motilități mari purtătoare de sarcină și lungimi mari de difuzie, permițând călătoria electronilor prin celule solare mai groase, generând mai multă electricitate.5. Prin modificarea compoziției celulelor perovskite, acestea pot fi făcute în orice culoare, ceea ce este excelent pentru aplicațiile fotovoltaice integrate în clădiri.5.

Eficiența PV din perovskit a crescut de la 2% în 2006 la peste 20.1% în 20156. Piața fotovoltaică perovskită este de așteptat să atingă 214 milioane USD până în 20256. În timp ce celulele fotovoltaice cu siliciu au de obicei o eficiență de 15-20%, eficiența perovskitului poate crește.6. Acest lucru se datorează faptului că celulele solare perovskite pot absorbi o gamă mai largă de lumină în comparație cu siliciul6.

Perovskite solar cells also offer benefits like flexibility, semi-transparency, thin-film nature, light-weight, and low processing costs6. Dar, se confruntă cu provocări precum durabilitatea, stabilitatea, performanța slabă în condiții umede și riscul de contaminare cu plumb la eliminare.6.

Pe scurt, materialele perovskite sunt o schimbare a jocului în soluțiile de energie durabilă5. Eficiența costurilor și potențialul lor de generare de energie de înaltă eficiență îi fac un jucător cheie în viitorul energiei.5. Pe măsură ce cercetarea abordează provocările rămase, viitorul tehnologiei solare bazate pe perovskit pare foarte promițător5.

Știința din spatele structurii cristaline perovskite

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.

Eficiența celulelor solare perovskite a crescut de la aproximativ 3% în 2006 la 25.2% în prezent. Între timp, celulele solare cu siliciu rămân la 27%7. Celulele tandem siliciu-perovskit au atins o eficiență de 29.1%, versiunile comerciale estimate să atingă aproximativ 24%.

Compoziție chimică și proprietăți

Compoziția chimică specială a materialelor perovskite le face grozave pentru celulele solare8. Din 2009, oamenii de știință au lucrat pentru a le îmbunătăți pentru utilizare solară8. Cele mai bune materiale perovskite pot obține acum o eficiență de conversie a puterii de aproximativ 31%8.

Celulele tandem perovskit-siliciu au atins deja o eficiență de conversie de 26%8.

Caracteristici bandgap

Materialele perovskite au un mare avantaj: bandgap-ul lor poate fi schimbat8. Celulele solare din siliciu au o bandgap teoretică de aproximativ 1.2 eV, cu o eficiență maximă de aproximativ 32%8. Bandgap-ul ideal pentru perovskiți este de aproximativ 1.7 eV pentru cea mai bună eficiență9.

Schimbarea benzii de perovskit prin înlocuirea iodului cu brom poate ajuta la atingerea acestui ideal9.

Capacitate de absorbție a luminii

Materialele perovskite sunt, de asemenea, excelente la absorbția luminii, ceea ce este cheia pentru conversia eficientă a energiei7. Punctele cuantice perovskite ale Dr. Daniel Gamelin ar putea dubla eficiența celulelor solare, atingând o eficiență de 66%. Acesta este un salt mare față de eficiența teoretică maximă de 33% a celulelor de siliciu7.

Structura de cristal de perovskit

Structura unică și proprietățile reglabile ale materialelor perovskite schimbă jocul în fotovoltaică. Ele oferă o conversie mai bună a energiei și ar putea fi mai accesibile7. Pe măsură ce panourile solare perovskite devin mai disponibile, s-ar putea să devină mai ieftine. Acest lucru ar putea face instalațiile solare mai accesibile pentru oameni7.

Procese de fabricație și rentabilitate

Celulele solare perovskite au schimbat lumea energiei solare. Ei pot face tehnologie cu peliculă subțire mult mai ieftin decât vechile celule de siliciu. Aceste noi materiale sunt realizate folosind metode precum procesarea soluției și imprimarea, făcându-le ușor de produs în cantități mari10.

Spre deosebire de siliciu, fabricarea celulelor perovskite este simplă. Doar amesteci chimicale și acoperiți o suprafață. Acest lucru le face mult mai ieftin de făcut10. Acest lucru ar putea face energia solară mai accesibilă, ajutând-o să devină mai populară și mai durabilă10.

Materialele perovskite pot funcționa și cu celule de siliciu, creând dispozitive solare mai bune10. Aceste celule hibride folosesc perovskiți pentru o captare mai bună a luminii și siliciu pentru rentabilitate10. Folosind plachete de siliciu mai ieftine, aceste tandemuri pot reduce costul energiei solare cu 15-20%10.

tehnologie cu peliculă subțire

Celulele tandem perovskit-siliciu ar putea schimba industria solară10. Ele combină tot ce este mai bun din ambele lumi, promițând energie solară mai eficientă și mai accesibilă. Acest lucru ar putea duce la un viitor mai verde pentru toți10.

Fotovoltaice tandem perovskit-siliciu: tehnologie de bază și beneficii

Fotovoltaica tandem perovskit-siliciu este lider în inovarea energiei solare. Acestea amestecă materiale perovskite cu celule tradiționale de siliciu. Acest lucru creează o soluție de energie solară mai eficientă și mai rentabilă.

Tehnologia de bază stivuiește un strat de perovskit deasupra unei celule de siliciu. Această configurație captează o gamă mai largă de lumină. Mărește generalul eficienta conversiei energiei.

Principii de lucru

Principiul de funcționare al fotovoltaicului tandem perovskit-siliciu se bazează pe rezistența ambelor materiale. Perovskiții absorb bine fotonii de înaltă energie. Siliciul, pe de altă parte, este mai bun la fotonii cu energie mai mică.

Prin combinarea acestor straturi, structura tandem folosește mai mult din spectrul solar. Acest lucru duce la o mai bună generare de energie.

Avantaje de eficiență

Câștigurile de eficiență ale fotovoltaicilor tandem perovskit-siliciu sunt semnificative. Au atins o eficiență stabilizată de conversie a puterii de 33.89%11. Aceasta depășește limita cu o singură joncțiune Shockley-Queisser de 33.7%12.

Factorul de umplere al acestor dispozitive tandem a atins 83.0%, iar tensiunea în circuit deschis este aproape de 1.97 V11. Această performanță ridicată provine din alinierea perfectă a benzii între perovskit și siliciu. Permite o captare mai eficientă a spectrului solar.

Raportul cost-performanță

Raportul cost-performanță al fotovoltaicilor tandem perovskit-siliciu este un beneficiu major. Producția cu costuri reduse a straturilor de perovskit, combinată cu eficiența structurii tandem, oferă un raport cost-putere mai bun decât celulele solare tradiționale din siliciu.12.

Acest lucru face ca tehnologia tandem perovskit-siliciu să fie atrăgătoare pentru diverse utilizări. Este potrivit pentru fermele solare la scară de utilitate, fotovoltaice integrate în clădiri (BIPV) și vehicule electrice (EV).

Fotovoltaic tandem perovskit-siliciu
„Celulele solare tandem perovskite au arătat eficiențe promițătoare în comparație cu alte tipuri de celule solare; de exemplu, tandemul perovskit-siliciu a atins o eficiență de 33.9%, depășind celulele solare cu siliciu cu o singură joncțiune cu 26.7%.”12

Înregistrările curente ale eficienței și valorile de performanță

Celulele solare perovskite au făcut progrese uriașe în ultimii ani. Au atins eficiențe record în laborator de peste 25%13. Acest lucru este impresionant, mai ales că au fost cercetate abia din 201313. Limita teoretică pentru aceste celule este de aproximativ 31%, aproape de limita de 32% a siliciului14.

Celulele tandem perovskit-siliciu sunt, de asemenea, foarte promițătoare. Au atins un record mondial de eficiență de 34.6% în iunie 202414. Unii prevăd că aceste celule ar putea atinge o eficiență uimitoare de 50% în viitor13.

TehnologiaCea mai mare eficiență confirmatăLimita teoretică
Celule solare perovskite26.0%1331.0%14
Celule solare de siliciu26.8%1432.0%14
Tandem perovskit-siliciu34.6%14Potențial de 50% sau mai mare13

Perovskitul și celulele solare în tandem schimbă jocul pentru energie regenerabila. Cu cercetările în curs, putem aștepta și mai multe descoperiri.

Celulă solară perovskită
„Limita teoretică pentru celulele solare cu siliciu, limita Shockley-Queisser, este de aproximativ 32%. Cu toate acestea, eficiența panourilor solare din siliciu comerciale este în continuare limitată la aproximativ 20% din cauza pierderilor parazitare cauzate de non-idealitate.”14

Considerații privind impactul asupra mediului și durabilitatea

Fotovoltaice tandem perovskit-siliciu 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 energie regenerabila. Cu toate acestea, există îngrijorări legate de machiajul lor și de modul în care sunt făcute15.

Analiza amprentei de carbon

Studies show perovskite-only tandem solar cells have a smaller carbon footprint than others16. Acest lucru se datorează faptului că fabricarea materialelor perovskite utilizează mai puțină energie decât cele pe bază de siliciu16.

Preocupări de toxicitate materială

Există o mare îngrijorare cu privire la celulele solare perovskite, deoarece acestea au adesea plumb. Plumbul este foarte dăunător și poate fi periculos dacă nu este manipulat cu atenție în timpul ciclului de viață al panourilor solare15. Oamenii de știință lucrează din greu pentru a găsi opțiuni fără plumb sau modalități de a menține liderul în siguranță15.

Posibilitati de reciclare

Cât de bine pot fi reciclate celulele solare perovskite este încă studiat. Panourile din siliciu își pierd eficiența și trebuie înlocuite, dar cele de perovskit ar putea fi reciclabile16. Dar, a face reciclarea celulelor perovskite mari și durabile este încă o lucrare în desfășurare16.

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.

fotovoltaice tandem perovskit-siliciu
metricTandem numai cu perovskitTandem perovskit-siliciuSiliciu PV convențional
Amprenta de carbonCoborâțiSuperiorSuperior
Timp de recuperare a energiei4 luni18 luni18 luni
ReciclabilitateSuperiorCoborâțiCoborâți
„Dezvoltarea proceselor de producție scalabile pentru celulele solare perovskite este crucială pentru producția durabilă de celule solare în tandem.”16

Stabilitate și durabilitate provocări

Perovskit celule fotovoltaice se confruntă cu provocări mari pe termen lung. Ele se pot descompune atunci când sunt expuse la umiditate, oxigen și lumină UV. Acest lucru le face mai puțin eficiente în timp17. Pentru a avea succes, acestea trebuie să reziste la fel de mult ca celulele solare cu siliciu, care pot funcționa bine timp de 25 de ani sau mai mult.

Oamenii de știință lucrează din greu pentru a face celulele solare perovskite mai stabile. Ei caută materiale noi și modalități mai bune de a le proteja18. Scopul este de a crea celule fotovoltaice tandem care durează atâta timp cât panourile de silicon, dar funcționează mai bine la fabricare putere durabilă.

  • Celulele solare tandem perovskit-siliciu au atins eficiențe impresionante de conversie a puterii, unele prototipuri depășind pragul de 29%.18.
  • Studiile de analiză a ciclului de viață au arătat că celulele solare tandem perovskit-siliciu prezintă o amprentă de carbon mai mică în comparație cu panourile solare tradiționale din siliciu18.
  • Tehnicile de depunere scalabile, cum ar fi imprimarea cu jet de cerneală sau rulo-la-rola, s-au dovedit a fi promițătoare pentru a obține performanțe consistente pe dispozitivele cu suprafețe mari18.

Potențialul celulelor solare tandem perovskit-siliciu este uriaș, dar se confruntă cu provocări mari17. Industria trebuie să rezolve aceste probleme pentru a le face o alegere de încredere pentru generarea durabilă a energiei. Cercetarea continuă este cheia pentru a face această tehnologie un succes.

Celulă solară perovskită
„Atingerea stabilității și durabilității pe termen lung este Sfântul Graal pentru celulele solare perovskite și este o provocare pe care comunitatea de cercetare lucrează din greu pentru a o rezolva.”

– Dr. Emily Johnson, Institutul de Cercetare a Energiei Solare1718

Viabilitatea comercială și potențialul pieței

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.

Oamenii cred că tehnologia solară perovskită va crește, deoarece este mai ieftină și mai eficientă decât vechile celule de siliciu19. Dar, piața siliciului este mare și puternică. Perovskitul trebuie să demonstreze că este durabil și sigur pentru planetă pentru a câștiga mai mulți clienți20.

Rate de adoptare a industriei

Celulele solare perovskite s-au îmbunătățit cu adevărat, trecând de la 3.8% în 2009 la 22.7% acum19. Oxford PV a făcut un nou record cu o celulă eficientă de 25.2%.19. Acest lucru i-a făcut pe mulți din industrie încântați și lucrează la celule și mai bune19.

Proiecții de creștere a pieței

Chiar și cele mai bune celule de siliciu devin doar aproximativ 22% eficiente, dar celulele tandem au depășit 24%19. Celulele Oxford PV au trecut, de asemenea, teste dure și au funcționat bine în condiții extreme19.

De asemenea, compania a făcut plumbul din perovskiți mai sigur, fiecare celulă utilizând doar 0.3 g de plumb pe metru pătrat.19. Un studiu a arătat că, chiar dacă tot plumbul s-ar scurge, ar fi totuși foarte sigur pentru mediu19. Acești pași au făcut celulele tandem perovskit-siliciu și mai atractive pentru piață.

energie solara
„Fabricarea panourilor solare de siliciu necesită mult mai multă energie și materiale decât celulele perovskite, panourile de siliciu consumând trei ani din producția mondială de siliciu actuală pentru a genera 12.5 terawați de putere, în timp ce atingerea aceleiași capacități de putere cu perovskiții ar dura doar câteva zile. a producției de plumb.”19
metricCelule solare de siliciuCelule tandem perovskit-siliciu
Eficiență:~ 22%> 24%
Cost pe celulă-$0.22
Conținut principal-0.3 g / m²
Ecotoxicitate potențială în apă dulce-0.27%

Fotovoltaica tandem perovskit-siliciu se apropie din ce în ce mai mult de a fi o afacere importantă în energia solară. Sunt din ce în ce mai bune, mai ieftine și mai sigure pentru planetă. Pe măsură ce continuă să se îmbunătățească, ar putea schimba modul în care facem noi energie regenerabila.

Descoperiri în cercetare și dezvoltare

Fotovoltaicii perovskiți au cunoscut progrese mari în ultimii ani. Oamenii de știință din întreaga lume lucrează la noi soluții pentru a depăși obstacolele majore. Ei se concentrează pe îmbunătățirea celulelor solare tandem perovskit/siliciu21.

Îmbunătățirea dispozitivului proiecta, extinderea și realizarea lor este cheia. De asemenea, să le faci să reziste mai mult și să lucrezi bine afară este un obiectiv mare21. De asemenea, ei caută să facă aceste celule solare mai durabile și mai ușor de reciclat21.

Prin combinarea perovskitului cu siliciul, au înregistrat câștiguri mari în eficiență. Cele mai bune celule solare tandem perovskit/siliciu ajung acum la o eficiență de până la 31.5%.22. De asemenea, au atins o eficiență de 28.3% pe placile de siliciu mai mari22.

Experții cred că celulele solare tandem perovskite/HJT vor atinge o eficiență de peste 32% până în 202522. Limitele teoretice sugerează că ar putea merge și mai sus, peste 42%22.

Metode noi precum solventul inginerie și se folosesc lustruirea suprafețelor. Surfactanții cu lanț lung ajută la menținerea stabilă a tandemurilor perovskit/siliciu21. Cercetătorii caută, de asemenea, perovskiți amestecați de staniu-plumb pentru o performanță mai bună21.

Aceste descoperiri au fost împărtășite în reviste științifice de top21. Viitorul energiei solare pare strălucitor, cu fotovoltaici tandem perovskit-siliciu conducând drumul.

fotovoltaice tandem perovskit-siliciu

Integrare cu infrastructura solară existentă

Energia solară crește rapid, iar amestecarea celulelor solare perovskite cu sisteme solare vechi este atât captivantă, cât și dificilă. Celulele perovskite sunt din ce în ce mai bune, poate chiar mai bune decât cele de siliciu23. Sunt ieftine de făcut, datorită noilor modalități precum procesarea soluției și imprimarea23.

Probleme de compatibilitate

Dar, există provocări mari. Celulele perovskite și de siliciu funcționează diferit, afectând cât de bine funcționează împreună. Celulele solare tandem, care amestecă materiale, pot fi mai eficiente23. În acest fel, putem folosi atât perovskitul, cât și siliciul împreună, îmbunătățind lucrurile23.

Strategii de implementare

Utilizarea celulelor solare tandem perovskit-siliciu este o mișcare inteligentă. Ne permite să actualizăm cu ușurință panourile solare vechi, fără a schimba prea multe23. Pe măsură ce tehnologia perovskită se îmbunătățește și mai mulți bani merg în energie curată24, amestecarea acestor noi celule cu sisteme vechi ar putea fi cheia unui viitor mai ecologic.

Celule solare tandem perovskit-siliciu
„Celulele solare în tandem pot obține eficiențe mai mari în comparație cu celulele solare cu o singură joncțiune prin combinarea diferitelor materiale cu proprietăți de absorbție complementare.”23
metricValoare
Investiții în creșterea energiei curate din 202040%24
Generație regenerabilă instalată în 2023Peste 500 gigawați24
Solar PV instalat la nivel global în 2023Gigawatturi 34924
Creșterea minimă a eficienței în celule tandem20%24
Cheltuielile zilnice pentru implementarea solară în 2023$ 1 de miliarde de24

Aplicații și posibilități viitoare

Celulele solare perovskite sunt setate să schimbe jocul în multe domenii. Ele pot fi flexibile și ușoare, perfecte pentru gadgeturi, încărcătoare portabile și chiar haine25. Capacitatea lor de a se adapta la diferite nevoi înseamnă că ar putea lucra bine în interior sau chiar în spațiu25. Acest lucru ar putea face energia regenerabilă mai accesibilă în case, afaceri, mașini și zone îndepărtate25.

Aceste celule solare au atins un randament ridicat de 26.1%25. Acest lucru este la fel de bun ca și cele mai bune celule solare cu siliciu de pe piață25. Dar, ei încă se confruntă cu probleme precum durarea mai lungă și mai accesibilă25.

Oamenii de știință lucrează din greu pentru a îmbunătăți aceste celule. Vor să facă cristalele mai bune, să repare defectele și să obțină mai multă energie din ele25. Modificarea intervalului de bandă a materialului este o modalitate de a crește eficiența25. Controlul modului în care materialul se usucă este, de asemenea, cheie pentru a face filmele uniforme și puternice25.

Celulele solare perovskite ar putea deveni și mai bune. Ele ar putea atinge eficiențe de 42% sau 49% în noile modele26. Deja, combinarea lor cu celule organice a arătat o mare promisiune26.

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.

Energie regenerabila
metricValoare
Cel mai mare PCE pentru PSC-uri cu o singură joncțiune26.1%25
PCE inițial al PSC-urilor3.8%25
PCE actual al PSC-urilor26.1%25
PCE teoretic pentru tandem cu două joncțiuni42%26
PCE teoretic pentru trei joncțiuni49%26
Eficiența maximă a celulelor solare stivuite (neconcentrate)68%26
Eficiența maximă a celulelor solare stivuite (concentrate)86%26
„Viitorul energiei regenerabile este foarte promițător, cu celule solare perovskite în fruntea acestei revoluții tehnologice.”

Inițiative globale de cercetare și finanțare

Cercetarea și finanțarea pentru tehnologia solară perovskită au fost mari la nivel global. Guvernul SUA a investit milioane în cercetarea perovskiților. În 2020, au avut 20 de milioane de dolari pentru diferite proiecte27. Programul Orizont 2020 al Comisiei Europene a fost, de asemenea, cheie. A ajutat la mutarea tehnologiei perovskite din laboratoare pe piață27.

Programe de sprijin guvernamental

Programele guvernamentale au ajutat foarte mult cu celulele solare tandem perovskit-siliciu. Helmholtz-Zentrum Berlin, cu finanțare germană, a atins un record mondial de 32.5% în 202228. O echipă de la Universitatea din Potsdam și alții au testat aceste celule în spațiu. Au obținut rezultate timpurii care arată bine28.

Investiții în sectorul privat

Companiile private investesc, de asemenea, în tehnologia perovskite. Oxford PV este un lider în a-l face să funcționeze pentru utilizare reală. Au vândut primele module solare tandem perovskit-siliciu, cu 72 de celule la o eficiență de 24.5%27. Aceste module pot produce cu 20% mai multă energie electrică decât panourile de siliciu obișnuite27.

Modulul Oxford PV are cea mai mare eficiență cu 26.9%27. Ei își propun să facă o plantă uriașă până în 2026-27. Acest lucru va ajuta să facă tehnologia solară perovskită mai comună27.

FAQ

Care sunt avantajele cheie ale fotovoltaicului tandem perovskit-siliciu?

Fotovoltaica tandem perovskit-siliciu combină tot ce este mai bun din ambele lumi. Ei folosesc celule de perovskit și siliciu pentru a obține mai multă eficiență. În acest fel, folosesc mai bine spectrul solar, făcându-le mai rentabile decât celulele cu o singură joncțiune.

Cum se compară celulele solare perovskite cu celulele tradiționale de siliciu în ceea ce privește eficiența și rentabilitatea?

Celulele solare perovskite ajung din urmă rapid, atingând o eficiență de peste 25% în laboratoare. Acest lucru este la fel de bun ca și celulele de siliciu de sus. Sunt, de asemenea, mai ieftin de făcut datorită procesului lor mai simplu, la temperatură scăzută.

Care sunt provocările cheie cu care se confruntă viabilitatea comercială a tehnologiei solare perovskite?

Principalul obstacol pentru celulele solare perovskite este stabilitatea lor. Ele se pot degrada rapid atunci când sunt expuse la mediu. Ele trebuie să se potrivească cu stabilitatea siliciului pentru succesul comercial. De asemenea, preocupările legate de toxicitatea plumbului reprezintă o problemă importantă.

Care sunt potențialele aplicații viitoare pentru celulele solare perovskite?

Celulele solare perovskite au multe utilizări, deoarece sunt flexibile și ușoare. Ele pot fi folosite în electronice flexibile, încărcătoare portabile și chiar haine. De asemenea, sunt bune pentru utilizare în interior și aplicații spațiale.

Care este stadiul actual al cercetării și finanțării globale pentru tehnologia solară perovskită?

Cercetarea și finanțarea pentru tehnologia solară perovskită sunt puternice. Guvernele și companiile private investesc masiv. Departamentul de Energie al SUA și programul Orizont 2020 al Comisiei Europene au donat milioane. Companii precum Oxford PV promovează, de asemenea, aceste tehnologii.

Legături sursă

  1. Celulele tandem perovskite: aruncând lumină asupra viitorului energiei solare - https://www.hanwha.com/newsroom/news/feature-stories/perovskite-tandem-cells-shedding-light-on-the-future-of-solar-energy.do
  2. Progrese în materialele pentru celule fotovoltaice: celule solare de siliciu, organice și perovskite - https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10934213/
  3. Avansarea tehnologiei de celule solare și module tandem perovskit-siliciu până la maturitatea industrială – Fraunhofer ISE – https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2022/advancing-perovskite-silicon-tandem-solar-cell-and-module-technology.html
  4. Progrese recente în celulele solare tandem perovskite – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10305642/
  5. Eficiența celulelor solare perovskite - https://www.greenmatch.co.uk/blog/perovskite-solar
  6. O introducere în perovskiți | Informații perovskite – https://www.perovskite-info.com/introduction
  7. Perovskitul: revoluționând industria solară | Energie epică - https://www.thinkepic.com/solar/perovskite-revolutionizing-solar/
  8. Celule solare perovskite: de ce sunt viitorul energiei solare - https://www.solarreviews.com/blog/are-perovskite-solar-cells-the-future-of-solar-power
  9. Cercetările conduse de NREL asupra celulelor tandem perovskit-siliciu arată o nouă cale de urmat - https://www.nrel.gov/news/program/2020/nrel-led-research-into-perovskite-silicon-tandem-cells-shows-new-path.html
  10. Foaie de parcurs pentru tandemuri de siliciu perovskit rentabile și viabile comercial pentru piața fotovoltaică actuală și viitoare - https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/se/c9se00948e
  11. Celule solare tandem perovskit/siliciu cu pasivizare interfață cu două straturi – Natură – https://www.nature.com/articles/s41586-024-07997-7
  12. Celule solare tandem perovskite - https://www.ossila.com/pages/perovskite-tandem-solar-cells
  13. Cel mai bun grafic al eficienței celulelor de cercetare – https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
  14. Recorduri: Eficiența celulelor solare tandem perovskit/siliciu crește la 34.6% în iunie 2024 - https://www.fluxim.com/perovskite-silicon-tandem-pv-record-updates
  15. Impactul asupra mediului al fotovoltaicilor III–V/siliciu: evaluarea ciclului de viață și îndrumări pentru producția durabilă – https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ee/d0ee01039a
  16. Mineralul perovskit susține sustenabilitatea energiei solare | Cronica Cornell - https://news.cornell.edu/stories/2020/07/perovskite-mineral-supports-solar-energy-sustainability
  17. Provocări de stabilitate pentru comercializarea celulelor solare tandem perovskite – siliciu – Nature Reviews Materials – https://www.nature.com/articles/s41578-022-00521-1
  18. Limitările celulelor solare tandem perovskit-siliciu - https://www.sunpalsys.com/the-limitations-of-perovskite-silicon-tandem-solar-cells_n201
  19. Progresul perovskit împinge celulele solare tandem mai aproape de piață - https://cen.acs.org/energy/solar-power/Perovskite-progress-pushes-tandem-solar/96/i24
  20. O abordare în tandem pentru celule solare mai bune - https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/24184/working-in-tandem-for-better-commercial-solar-cells/
  21. Fotovoltaică tandem cu perovskit – https://www.nature.com/collections/hjdjgicbbg
  22. Maxwell dezvăluie cea mai recentă descoperire în celulele tandem perovskit/siliciu complet texturate – https://www.pv-tech.org/industry-updates/maxwell-unveils-latest-breakthrough-in-fully-textured-perovskite-silicon-tandem-cells/
  23. 🌞 Tehnologia solară perovskită și tandem: revoluționând industria solară 🌞 – https://www.linkedin.com/pulse/perovskite-tandem-solar-technology-revolutionizing-industry-jay-dhola
  24. Cum vor schimba celulele solare în tandem lumea https://greenhouse.agency/blog/tandem-solar-cells-will-change-the-world/
  25. Realizări, provocări și perspective de viitor pentru industrializarea celulelor solare perovskite – Lumină: Știință și Aplicații – https://www.nature.com/articles/s41377-024-01461-x
  26. Aplicații de ultimă generație pentru celule solare perovskite integrate – Materiale de comunicații – https://www.nature.com/articles/s43246-022-00325-4
  27. Oxford PV livrează primele module tandem comerciale de perovskit - https://www.pv-tech.org/oxford-pv-ships-first-commercial-perovskite-tandem-modules/
  28. Rezultate timpurii pozitive de la primul test al celulelor solare tandem perovskite în spațiu – https://pv-magazine-usa.com/2024/10/24/positive-early-results-from-first-test-of-perovskite-tandem-solar-cells-in-space/

Lăsați un comentariu

Adresa ta de email nu va fi publicată.