TEN ARTYKUŁ JEST ponownie opublikowane z Rozmowa pod a Licencja Creative Commons.
Widok paneli słonecznych zainstalowanych na dachach i dużych farmach energetycznych stał się codziennością w wielu regionach świata. Nawet w szarej i deszczowej Wielkiej Brytanii energia słoneczna staje się głównym czynnikiem wytwarzania energii elektrycznej.
Ten wzrost wykorzystania energii słonecznej jest napędzany dwoma kluczowymi wydarzeniami. Po pierwsze, naukowcy, inżynierowie i pracownicy przemysłu uczą się miliardami, jak produkować panele słoneczne. Każdy etap produkcji jest skrupulatnie optymalizowany, aby wyprodukować je bardzo tanio. Drugim i najbardziej znaczącym jest nieustanny wzrost wydajności konwersji energii przez panele – miara tego, ile światła słonecznego można przekształcić w energię elektryczną.
Im wyższy wydajność paneli słonecznychim tańszy prąd. To może sprawić, że zaczniesz się zastanawiać: jak wydajna może być energia słoneczna? Czy wpłynie to na nasze rachunki za energię?
Dostępne obecnie na rynku panele słoneczne przekształcają około 20 do 22 procent światła słonecznego w energię elektryczną. Jednakże, nowe badania opublikowane w Nature wykazało, że przyszłe panele słoneczne mogą osiągnąć sprawność nawet do 34 procent, wykorzystując nową technologię zwaną tandemowymi ogniwami słonecznymi. Badania wykazały rekordową efektywność konwersji mocy w tandemowych ogniwach słonecznych.
Czym są tandemowe ogniwa słoneczne?
Tradycyjne ogniwa słoneczne są wykonane z jednego materiału pochłaniającego światło słoneczne. Obecnie prawie wszystkie panele słoneczne są wykonane z krzemu – tego samego materiału, z którego powstają mikrochipy. Chociaż krzem jest materiałem dojrzałym i niezawodnym, jego wydajność jest ograniczona do około 29 procent.
Aby pokonać tę granicę, naukowcy sięgnęli po tandemowe ogniwa słoneczne, które składają się z dwóch materiałów słonecznych ułożonych jeden na drugim, aby przechwycić więcej energii słonecznej.
W nowym artykule Nature zespół naukowców z giganta energetycznego LONGi doniósł o nowym tandemowym ogniwie słonecznym, które łączy materiały krzemowe i perowskitowe. Dzięki ulepszonemu pozyskiwaniu światła słonecznego nowy tandem perowskitowo-krzemowy osiągnął rekordową światową wydajność wynoszącą 33,89%.
Perowskit materiałów słonecznych, które były odkryto niecałe dwie dekady temuokazały się idealnym uzupełnieniem uznanej technologii krzemowej. Sekret tkwi w ich możliwość regulacji absorpcji światła. Materiały perowskitowe mogą wychwytywać wysokoenergetyczne niebieskie światło skuteczniej niż krzem.
W ten sposób unika się strat energii i zwiększa się całkowita wydajność tandemu. Inne materiały, zwane półprzewodnikami III-V, były również stosowane w ogniwach tandemowych i osiągały wyższą wydajność. Problem polega na tym, że są trudne w produkcji i drogie, dlatego można wytwarzać tylko małe ogniwa słoneczne w połączeniu ze skupionym światłem.
Społeczność naukowa wkłada ogromny wysiłek w perowskitowe ogniwa słoneczne. Utrzymali fenomenalne tempo rozwoju, a wydajność (dla pojedynczego ogniwa w laboratorium) wzrosła z 14 procent do 26 procent w ciągu zaledwie 10 lat. Takie postępy umożliwiły ich integrację z tandemowymi ogniwami słonecznymi o ultrawysokiej wydajności, demonstrując drogę do skalowania technologii fotowoltaicznej do bilionów watów, których świat potrzebuje do dekarbonizacji naszej produkcji energii.
Koszt energii słonecznej
Nowe, rekordowe ogniwa tandemowe mogą przechwytywać dodatkowe 60 procent energii słonecznej. Oznacza to, że do wytworzenia tej samej energii potrzeba mniej paneli, zmniejszenie kosztów instalacji i powierzchni gruntu (lub dachu) wymagane dla farm fotowoltaicznych.
Oznacza to także, że operatorzy elektrowni będą wytwarzać energię słoneczną z większym zyskiem. Jednak ze względu na sposób Ceny energii elektrycznej są ustalane w Wielkiej Brytaniikonsumenci mogą nigdy nie zauważyć różnicy w rachunkach za energię elektryczną. Prawdziwa różnica pojawia się, gdy weźmie się pod uwagę instalacje fotowoltaiczne na dachu, gdzie powierzchnia jest ograniczona, a przestrzeń musi być efektywnie wykorzystana.
