TechSpot praznuje 25. obletnico. TechSpot pomeni tehnično analizo in nasvet, ki mu lahko zaupate.
V prihodnost: Tradicionalne sončne celice temeljijo na silicijevi polprevodniški spojini, za katero je znano, da ima teoretično največjo učinkovitost 29 odstotkov pri pretvorbi sončne svetlobe v električno energijo. Vendar pa imajo sončne celice možnost, da v bližnji prihodnosti presežejo ta prag učinkovitosti z vključitvijo druge plasti perovskita na osnovno plast silicija.
Perovskit je razred spojin, ki ima enako kristalno strukturo kot mineral kalcijev titanov oksid. Ta zelo prilagodljiv material se uporablja v različnih aplikacijah, vključno z ultrazvočnimi napravami, pomnilniškimi čipi in sončnimi celicami za proizvodnjo električne energije. Nedavne študije kažejo, da bi lahko bil perovskit „skrivna omaka”, ki bo industrijo sončnih celic spodbudila k novim stopnjam učinkovitosti proizvodnje električne energije.
Trenutna tehnologija sončnih celic se hitro približuje najvišji ravni učinkovitosti, vendar še vedno ne dosega tistega, kar je potrebno, da bi bila sončna energija pomemben blažilni dejavnik pred globalnim segrevanjem. Znanstveniki pravijo, da mora učinkovitost preseči 30 odstotkov, stopnja namestitve novih solarnih panelov pa se mora povečati za desetkrat v primerjavi s trenutnimi stopnjami sprejetja.
Z dodajanjem dodatne plasti perovskita na vrh silicijeve osnove, ki imata obe lastnosti polprevodnika, je mogoče povečati količino energije, zajete iz sončne svetlobe. Plast silicija zajema elektrone iz rdeče svetlobe, plast perovskita pa modro svetlobo. Izboljšana sposobnost absorpcije energije bo privedla do znižanja skupne cene sončne energije, kar bo omogočilo hitrejšo uvedbo in sprejetje sončnih panelov.
Znanstveniki so leta razvijali učinkovito tehnologijo silicijevih perovskitnih sončnih celic in zdi se, da bo leto 2023 pomenilo pomemben mejnik na tem področju. Nedavni napredek raziskav je uspešno dvignil učinkovitost tandemskih celic silicij-perovskit nad 30 odstotkov. Hitrost napredka je tako hitra, da bo ta tehnologija kmalu pokazala svoje izboljšane zmogljivosti v komercialno dostopnih izdelkih.
Stefaan De Wolf, profesor znanosti o materialih in inženirstva na Univerzi za znanost in tehnologijo kralja Abdulaha v Savdski Arabiji, meni, da bo leto 2023 prineslo pomemben napredek. De Wolfova ekipa je že dosegla raven učinkovitosti 33,7 odstotka v sončni celici iz silicijevega perovskita, vendar je treba njihovo delo še objaviti v znanstvenih revijah.
Druga skupina, ki jo vodi Steve Albrecht v Helmholtz Centru Berlin za materiale in energijo v Nemčiji, je nedavno objavila študijo o tandemski celici iz silicija in perovskita, ki lahko doseže učinkovitost pretvorbe energije do 32,5 odstotka. Tretja skupina, ki jo je vodil Xin Yu Chin na Zveznem tehnološkem inštitutu v Lausanni v Švici, je dokazala raven učinkovitosti 31,25 odstotka s tandemskimi celicami, ki imajo „potencial za visoko učinkovitost in nizke stroške proizvodnje.”
Po besedah De Wolfa preseganje 30-odstotnega praga energije vliva zaupanje, da je „visoko zmogljive in poceni PV-je mogoče dati na trg.” Zmogljivost sončne energije je leta 2022 dosegla 1,2 teravata (TW), do leta 2050 pa se mora povečati na vsaj 75 TW, da bi ublažili najbolj katastrofalne scenarije, ki izhajajo iz globalnega segrevanja in toplogrednih plinov.
Komercialna industrija si aktivno prizadeva za izboljšanje učinkovitosti sončnih celic. Največji kitajski proizvajalec (LONGi) je v laboratoriju že dosegel 33,5-odstotno učinkovitost. Naslednji korak vključuje povečanje velikosti učinkovitih tandemskih celic silicij-perovskit iz eksperimentalnih pogojev (1 cm kvadrati) na komercialne funkcije (15 cm kvadrati). De Wolf izraža prepričanje, da bomo ta cilj dosegli prej kot slej.