В последните години борбата с климатичните промени и преходът към устойчива енергия станаха основен фокус на световните научни изследвания. Една от ключовите технологии, които предлагат решение за бъдещето, е разработването на по-ефективни и евтини соларни панели. В тази връзка, иновативен екип от учени направи важна крачка напред, като разработи нов тип перовскитни слънчеви клетки с изключителна енергийна ефективност от 24,13%. Това откритие има потенциала да промени радикално индустрията на възобновяемата енергия.
Какво представляват перовскитните соларни клетки?
Перовскитът е минерал с уникална кристална структура, който привлича вниманието на учените заради способността му да поглъща светлина и да преобразува енергията с висока ефективност. Перовскитните клетки предлагат значителни предимства пред традиционните силициеви соларни клетки, като например по-ниски производствени разходи и възможност за използване в различни приложения, включително гъвкави и полупрозрачни панели.
Един от основните проблеми при разработването на перовскитни клетки досега обаче беше тяхната нестабилност и наличието на структурни дефекти, които намаляват ефективността на преобразуване на енергията. Тук идва голямото нововъведение на учените от Института за наука и технологии в Kуанджу (GIST), Южна Корея, които са открили начин да решат този проблем.
Нов процес на пасивиране подобрява ефективността
Новата технология, разработена от изследователите, се основава на процес за пасивиране на перовскитните клетки, който значително намалява дефектите в кристалната структура на материала. Пасивирането е техника, която помага да се предотврати формирането на електронни дефекти в клетките, които обикновено водят до загуба на енергия. До момента учените използваха външни химични агенти за пасивиране, но този подход имаше своите недостатъци, като например възможността за нарушаване на кристалната структура.
Екипът от GIST е разработил нов метод, при който вместо външни химикали се използва специален перовскитен политип – хексагонален перовскит 6Н. Този нов материал се оказва химически идентичен с останалата част от перовскитната клетка, но същевременно ефективно потиска образуването на дефекти. Това значително подобрява както ефективността на преобразуване на енергията, така и оперативната стабилност на клетките.
Резултатите: 24,13% ефективност и стабилност
Ефективността на перовскитните слънчеви клетки, изработени с новия процес на пасивиране, е достигнала 24,13% – значително постижение, което ги поставя на едно от челните места по отношение на енергийна ефективност сред всички соларни технологии. В допълнение, клетките са показали и дълъг живот на батерията, със стабилност от над 18 микросекунди, което е ключов показател за дългосрочната им издръжливост.
Тази стабилност е от критично значение за бъдещата комерсиализация на перовскитните панели, тъй като прави технологията по-надеждна и устойчива на външни условия. Стабилността и високата ефективност отварят врати за широкомащабно внедряване на перовскитните панели не само в битови, но и в индустриални приложения.
Приложения на новите слънчеви панели
С новата технология перовскитните клетки могат да намерят множество приложения. Първо, те могат да бъдат използвани в традиционни слънчеви панели, които да се монтират на покриви на сгради или соларни ферми. Благодарение на гъвкавостта на перовскитния материал, панелите могат да се използват и в ниши, където конвенционалните панели не биха били практични. Това би улеснило използването на възобновяема енергия в ежедневието, без да е нужно да разчитаме на обемисти и твърди панели.
Нещо повече, перовскитните панели могат да бъдат изработени като полупрозрачни, което би ги направило идеални за прозорци на сгради, които едновременно да пропускат светлина и да генерират електричество. Така ще се оптимизира използването на повърхности за слънчева енергия и ще се намали зависимостта от въглеродно интензивни източници на енергия.
Перовскитите – бъдещето на възобновяемата енергия?
Перовскитните слънчеви клетки предлагат възможност за радикално преосмисляне на слънчевата енергия. Техният висок КПД, в съчетание с гъвкавостта и възможностите за нискотемпературно производство, ги правят изключително обещаващи. Освен това, намаленото въздействие върху околната среда при производството на перовскитните клетки ги прави предпочитана алтернатива на силициевите панели, които изискват повече енергия и суровини за производство.
Учените вярват, че новите перовскитни технологии могат да изиграят ключова роля в прехода към въглеродна неутралност и да спомогнат за справянето с глобалното затопляне. Освен това, намалените разходи за производство и по-добрите възможности за рециклиране на перовскитните панели биха могли да доведат до значително понижаване на цените на слънчевата енергия в бъдеще.
Разработката на новите перовскитни соларни клетки с ефективност от 24,13% бележи важно постижение в науката за възобновяемата енергия. Чрез иновации като новия процес на пасивиране, учените от Южна Корея отварят пътя към по-устойчиво и ефективно използване на слънчевата енергия. Очаква се тази технология да играе решаваща роля в глобалните усилия за намаляване на въглеродните емисии и осигуряване на чиста енергия за бъдещето.
