Kwa nini Perovskites Inaweza Kuchukua Seli za Jua hadi Miinuko Mpya

Kujiunga na nishati mbadala kama nishati ya jua ni muhimu katika vita dhidi ya mabadiliko ya hali ya hewa. Hata hivyo, ingawa teknolojia ya nishati ya jua imepiga hatua za ajabu tangu kuanzishwa kwake, bado inahitaji teknolojia mpya kuwa mbadala inayoweza kutumika kwa nishati ya mafuta. Katika hali hii, perovskites, uvumbuzi wa hivi karibuni katika sekta ya nishati mbadala, inaweza kuwa mabadiliko ya mchezo katika maendeleo ya ufanisi wa nishati ya jua.

Paneli za jadi za miale ya jua hutengenezwa kwa kutumia silikoni ya fuwele (c-Si) au teknolojia ya jua yenye filamu nyembamba, ambayo ina ufanisi mdogo. Hata hivyo, perovskites ni miundo ya fuwele nyepesi na inayoweza kunyumbulika ambayo inaweza kuwekwa kwa urahisi kwenye uso wowote, inayoweza kunyumbulika au kutengenezwa. Shukrani kwa hili, wanaweza kusababisha kuundwa kwa nyembamba na nyepesi paneli za jua, inaweza kufanya kazi kwenye joto la kawaida na kuzalisha umeme mwingi zaidi kutoka kwa jua kwa gharama ya chini kuliko seli za jua za silicon.

Ingawa hakuna matumizi ya perovskites ambayo yamefanywa kibiashara, ni mada ya utafiti unaoendelea na uwekezaji. Huku makampuni mengi yanatazamia kutumia uwezo wao, sasa ni wakati mzuri wa kujifunza kuhusu seli za jua za perovskite, teknolojia yao, na jinsi zinavyotofautiana na seli za jadi za jua.

Orodha ya Yaliyomo
Perovskite ni nini?
Je, seli za jua za perovskite zinafanywaje?
Aina tofauti za seli za jua za perovskite
Seli za jua za Perovskite dhidi ya seli za jua za silicon za fuwele
Hitimisho

Perovskite ni nini?

Tofauti na fuwele silicon, perovskites ni familia ya vifaa na muundo wa kipekee wa kioo sawa na madini ya jina moja ambayo iligunduliwa kwa mara ya kwanza nchini Urusi mwaka wa 1839. Hata hivyo, haikuwa hadi 2006 ambapo perovskites zilichunguzwa kwa mara ya kwanza kama nyenzo za kufyonzwa, na matokeo ya utafiti iliyochapishwa miaka mitatu baadaye, mwaka wa 2009.

Kuna aina kadhaa za perovskites. Perovskite ya kwanza iliyogunduliwa iliundwa na oksidi ya titani ya kalsiamu. Baadaye, aina nyingi za perovskite ziligunduliwa, ikiwa ni pamoja na zile zilizo na triiodide ya risasi ya methyl ammonium. Hata hivyo, perovskites faida zaidi kwa sekta ya jua ni wale fuwele iliyotengenezwa kwa molekuli za kikaboni na isokaboni zilizounganishwa na bati au atomi za risasi.

Perovskites ndio inayoahidi zaidi kati ya 3^rd kizazi Photovoltaic (PV) mifumo, na kuifanya iwe ya kubadilisha mchezo katika tasnia ya jua. Katika miaka mitano iliyopita, ufanisi wa seli ya jua ya perovskite uliongezeka kutoka chini ya 4% hadi zaidi. 20%. Katika miaka 15 ijayo, ufanisi wao unatabiriwa kuongezeka zaidi kuzidi 30%. Kwa sababu hii, inaaminika kuwa seli za jua za perovskite zitachukua nafasi ya paneli za jadi za c-Si na picha nyingi za filamu nyembamba.

Je, seli za jua za perovskite zinafanywaje?

Kwa maneno rahisi, seli za jua za perovskite huundwa kupitia mchakato unaoitwa "kemia ya mvua," ambapo vifaa kama vile methylammonium halide, iodidi ya risasi ya methylammonium, na viungio vingine huchanganywa katika suluhisho. Mchanganyiko huu unaweza kutumika kwenye glasi, oksidi ya chuma, seli za jua za silicon, polima zinazonyumbulika, au hata kuni zinazoonekana.

Uwekaji wa suluhisho la perovskite kwenye nyenzo za msingi hufanywa kwa njia ya mipako ya spin, ambayo inategemea dhana sawa na mashine za Spin-Art zinazotumiwa na watoto. Suluhisho hunyunyizwa au kumwagika kwenye substrate, na substrate inasokota kwa kasi ya juu, kuruhusu safu nyembamba ya suluhisho kuenea sawasawa kwenye uso wake. Wakati kutengenezea katika mchanganyiko kunayeyuka, filamu ya perovskite huachwa nyuma kama safu nyembamba za fuwele za perovskite ambazo zinaweza kuunganishwa kwa urahisi kwenye seli ya jua.

Walakini, kuna zaidi ya njia moja tu ya utengenezaji wa perovskite seli za jua, kama vile usaidizi wa mvuke, utuaji wa hatua mbili, na uwekaji wa mvuke wa joto.

Aina tofauti za seli za jua za perovskite

Kwa ujumla, seli zote za jua zina mambo sawa. Hizi ni pamoja na angalau safu moja hasi, safu nzuri ya nyenzo za photovoltaic, na electrode ya mbele na ya nyuma ya conductive. Electrodi hubeba elektroni zinazochajiwa na jua kutoka kwenye safu hasi pamoja na waya ili kuzalisha umeme kabla ya kuzirudisha kwenye safu chanya. Kwa kuongeza, baada ya kuwekwa kwenye moduli ya jua, seli zote za jua zimefungwa kwenye safu ya encapsulation ili kuwalinda kutokana na uharibifu wa hali ya hewa.

Sasa, linapokuja suala la aina tofauti za seli za jua za perovskite, aina mbili zina umuhimu mkubwa - seli za filamu nyembamba na seli za tandem. Seli za filamu nyembamba zina perovskites tu kama nyenzo ya fotovoltaic, ilhali seli sanjari zinaweza kuwa na tabaka kadhaa za perovskite au safu nyembamba ya perovskite juu ya safu ya silicon ya fuwele.

Pia kuna seli nyembamba za tandem za filamu. Hapa, seli zina shaba safu za indium gallium selenide (CIGS) zilizofunikwa na safu ya perovskite. Seli za tandem za filamu nyembamba ni teknolojia bora ya jua tayari.

Seli za jua za Perovskite dhidi ya seli za jua za silicon za fuwele

Seli za jua za silicon za fuwele, zinazochukuliwa kuwa teknolojia iliyokomaa na michakato ya uzalishaji wa wingi iliyoimarishwa, zimekuwa kawaida kwa miongo kadhaa katika tasnia ya jua. Hizi zina muundo wa AI-BSF ambapo monocrystalline au polycrystalline c-Si hutumiwa katika safu ya kunyonya.

Tofauti ya kuvutia kati ya perovskite na c-Si ni uwezo wao wa kunyonya mwanga. Perovskite seli inaweza kukabiliana na anuwai ya rangi katika wigo wa jua, wakati c-Si inaweza tu kunyonya mwanga wa urefu wa mawimbi sawa na au zaidi ya nm 1,100. Hii ni kutokana na muundo wa seli za perovskite, kwani inaruhusu elektroni kupenya kupitia tabaka nene kwa ufanisi. Matokeo yake, wanaweza kubadilisha kiasi kikubwa cha jua kwenye umeme, ambayo inachangia ufanisi wa juu wa perovskites.

Ufanisi wa juu wa kumbukumbu ya seli ya jua ya perovskite ni 29.15%, ikilinganishwa na 25.4% ya chini iliyoonyeshwa na seli za jua za c-Si. Kwa kuzingatia kwamba silicon ya fuwele Al-BSF ni teknolojia iliyokomaa sana, hii inathibitisha uwezo wa kuahidi wa paneli za jua za perovskite.

Hatimaye, perovskite seli za jua kuwasilisha nyenzo zenye uwezo mdogo na kupunguza gharama za usindikaji. Wanaweza pia kutengenezwa kwa rangi mbalimbali, kuruhusu watumiaji kubinafsisha bidhaa kulingana na mahitaji yao. Sifa za ziada za seli za jua za perovskite, kama vile kubadilika, uzani mwepesi, na uwazi wa nusu, zimewashawishi watafiti na wabunifu wa elektroniki kwamba matumizi anuwai ya seli za jua za perovskite zinaweza kuchukua nafasi ya c-Si. teknolojia Kwa muda mrefu.

Ni wakati gani watu wanaweza kununua seli za jua za perovskite? Hitimisho

Watafiti na wataalam katika nishati mbadala tasnia huona perovskites kama nyenzo ya kuahidi kwa kutengeneza seli za jua za bei nafuu, bora, na rafiki kwa mazingira. Kwa hivyo, biashara na mashirika mengi kwa sasa yanatafiti uwezo wa seli za jua za perovskite, pamoja na Maabara ya Kitaifa ya Nishati Mbadala (NREL), Oxford PV, Qcells, na zingine. Ingawa seli wanazotengeneza ni seli za majaribio za ukubwa wa stempu, ambazo bado hazijawa tayari kuuzwa kwa umma, utangazaji mkubwa wa kibiashara unaweza usiwe mbali.