Перовскитовые солнечные элементы: Сравнение с другими солнечными технологиями

Введение

Солнечная энергия - важный аспект нашей повседневной жизни. За прошедшие годы я видел множество разработок в этой отрасли. Было открыто множество солнечных технологий. Одна из них, о которой недавно шла речь, - перовскитные солнечные элементы. Сегодня мы рассмотрим, чем эти элементы уникальны по сравнению с другими солнечными технологиями.

Что такое технологии солнечной энергии

Технологиисолнечной энергии преобразуют солнечный свет в энергию. Наиболее распространенной системой является фотоэлектрическая панель, которая преобразует солнечный свет в электрический ток напрямую. Другие системы также работают на солнечной энергии, используя солнечное тепло. Солнечные панели на крышах многих домов используются для снижения счетов за электричество. Более крупные системы используются фермерами и предприятиями для снижения счетов. Со временем они стали более эффективными и доступными. Технология продолжает развиваться, поскольку исследователи и инженеры создают более совершенные материалы и методы.

Что такое перовскитовые солнечные элементы

Перовскитные солнечные элементы создаются из материала, имеющего перовскитную кристаллическую структуру. Они привлекли к себе много внимания, поскольку просты в изготовлении и могут обеспечить высокую эффективность. В ранних работах КПД составлял около 15 процентов. В современных исследованиях приводятся значения более 20 процентов. Это означает, что перовскитовые солнечные элементы могут собирать большой процент солнечной энергии. В процессе создания перовскитовых ячеек используются недорогие материалы. Перовскитовые ячейки можно печатать на низкотемпературных подложках. Производство в лабораторных масштабах уже началось в некоторых компаниях. Все больше и больше оптимизма вызывает тот факт, что перовскитовые солнечные элементы скоро будут использоваться в таких полезных продуктах, как встроенные в здания солнечные панели и портативные энергетические системы.

Виды традиционных солнечных технологий

Существует несколько разновидностей солнечных технологий. Наиболее распространенной разновидностью является кремниевый солнечный элемент. Существует два типа кремниевых элементов: монокристаллические и поликристаллические. Монокристаллические ячейки более эффективны, поликристаллические - менее эффективны, но дешевле. Помимо кремниевых, существуют тонкопленочные солнечные элементы. В тонкопленочных солнечных элементах используются такие материалы, как теллурид кадмия и селенид меди-индия-галлия. Тонкопленочные элементы также гибкие и могут быть нанесены на изогнутые поверхности. Несколько более современных технологий используют органические красители для сбора солнечной энергии. Используемые материалы и процесс производства зависят от типа. Все они имеют сильные и слабые стороны в отношении стоимости, эффективности и долговечности.

Сравнение с другими солнечными технологиями

Перовскитовые солнечные элементы обладают рядом достоинств. Они изготавливаются по недорогой и доступной технологии. В последние годы их эффективность растет очень быстрыми темпами. Они отличаются от кремниевых элементов тем, что их можно изготавливать при низких температурах. Это позволяет снизить затраты на производство и уменьшить потребление энергии при изготовлении.

Однако перовскитовые солнечные элементы не лишены некоторых сложностей. Традиционные кремниевые солнечные элементы имеют долгую историю. Они долговечны и хорошо работают в самых разных погодных условиях. Многие кремниевые панели, находящиеся в настоящее время в эксплуатации, были установлены и имеют срок службы более 25 лет. Перовскитовые материалы, однако, склонны к более быстрому разрушению под воздействием воды и тепла. Ученые все еще работают над тем, чтобы стабилизировать их с помощью более совершенных методов обработки и наложения слоев.

Примерами для сравнения других характеристик являются гибкость и вес. Перовскитовые ячейки можно изготавливать. Это открывает возможности для таких применений, как складные и тонкие солнечные панели в автомобилях или мобильных телефонах. Кремниевые элементы тяжелее и жестче. Что касается эффективности, то обе технологии совершенствуются. Кремниевые солнечные элементы в целом обеспечивают эффективность в диапазоне от 15 до 22 процентов в коммерческих приложениях. Перовскитовые элементы близки к этому показателю даже на ранних стадиях, а в лабораторных условиях существует возможность для его улучшения.

Кроме того, различается процесс производства. Кремниевые ячейки требуют высокотемпературной и энергоемкой очистки. Перовскитовые ячейки синтезируются на основе растворов, что менее затратно. Несмотря на эти достоинства, долгосрочная стабильность перовскитовых ячеек не так хорошо изучена. В общем, для каждой технологии есть свое место. Выбор зависит от стоимости, условий установки и ожидаемой продолжительности жизни.

Заключение

Проще говоря, солнечная энергетика - это экономика множества технологий. Перовскитные солнечные элементы являются перспективными и высокоэффективными, а также недорогими в производстве. В отличие от большинства стандартных ячеек, они еще и гибкие. Однако их долгосрочная стабильность остается неизученной. Стандартные солнечные элементы, такие как кремниевые панели, доказали свою эффективность в течение десятилетий эксплуатации. Они остаются надежным выбором благодаря своей долговечности и эффективности. Ученые и инженеры постоянно пытаются повысить стабильность перовскитовых солнечных элементов. По мере проведения исследований они смогут конкурировать с традиционными технологиями или даже превосходить их. В конечном счете, оба вида солнечных элементов играют важную роль в переходе к устойчивой энергетике. Дополнительную информацию можно получить в Stanford Advanced Materials (SAM).

Часто задаваемые вопросы

F: Что такое перовскитные солнечные элементы?

В: Это солнечные элементы, изготовленные из материалов, имеющих перовскитную кристаллическую структуру. Они обещают быть высокоэффективными и недорогими.

F: Чем перовскитовые солнечные элементы отличаются от кремниевых?

В: Перовскитовые элементы менее дороги в производстве и могут быть гибкими. Кремниевые ячейки отличаются проверенным сроком службы и стабильностью.

F: В чем заключается самая большая проблема перовскитовых солнечных элементов?

В: Самой большой проблемой является их долговременная устойчивость к воздействию тепла и влаги.