Gepubliseer op: 8 Maart 2025 / Update van: 8 Maart 2025 - Skrywer: Konrad Wolfenstein
Perowskit sonkragselle: die potensiaal van deursigtige fotovoltaïese vir moderne geboue en PV-projekte-beeld: xpert.digital
Deursigtige energie -oorgang: elektrisiteitsopwekking deur innoverende venstertegnologie
Perowskit sonkragselle: die toekomstige makers vir intelligente vensters
Die ontwikkeling van deursigtige sonkragselle met 'n hoë doeltreffendheid open nuwe perspektiewe vir die integrasie van fotovoltaïese in geboue. Veral Perowskit -sonkragselle het die afgelope paar jaar as 'n belowende kandidaat vir hierdie toepassing na vore gekom. Met die doeltreffendheid van tot 31,6 persent, kan die moontlikheid van deursigtige weergawes en goedkoop produksie 'n omwenteling in die sonenergie gebruik. Huidige navorsingsresultate toon dat die voorheen problematiese stabiliteit van hierdie selle aansienlik verbeter kan word. Toepassings as intelligente vensterruite wat nie net elektrisiteit opwek nie, maar ook hul deursigtigheid by die omgewingstoestande kan aanpas, is vorentoe.
Geskik vir:
Fundamentals of Perowskit Solar Technology
Perovskit -sonkragselle verteenwoordig 'n relatief nuwe ontwikkeling in fotovoltaïese, wat sedert 2009 eers intensief ondersoek is. Hulle is hul name verskuldig aan die minerale perowskit, waarvan die kenmerkende kristalstruktuur hulle het. Hierdie sonkragselle is gebaseer op die sogenaamde halid- of halogenied-persovskiete, 'n bastermateriaal van organiese positiewe komponente soos metielammoniumkatione en anorganiese metaalsoute soos loodjodied. Die spesiale materiële samestelling en struktuur verskil fundamenteel van tradisionele silikon -sonkragselle en maak dit 'n belowende kandidaat vir die toekoms van sonenergie.
Die funksionaliteit van die Perovskit -sonkragselle is gebaseer op die uitstekende vermoë om sonlig in elektriese energie te omskep. Wetenskaplikes van die Jülich Research Centre het uitgevind dat gratis laaddraers in Perovskit -sonkragselle vermoedelik beskerm word teen disintegrasie deur nuwe fotoluminescentie -metings, wat 'n wesenlike rede vir hul hoë doeltreffendheid kan wees. Die lewensduur van opgewekte vragdraers in die materiaal is 'n deurslaggewende faktor vir die doeltreffendheid van hierdie sonkragselle, aangesien dit bepaal hoe lank die elektrone wat deur lig vrygestel word, bewaar kan word en kan bydra tot die opwekking van elektrisiteit.
In onlangse jare het die tegnologiese ontwikkeling van hierdie sonkrag -selle indrukwekkende vordering gemaak. Terwyl die eerste Perowskit -sonkragselle steeds 'n beskeie doeltreffendheid van slegs 4 persent gehad het, bereik die nuutste modelle gereeld doeltreffendheid van meer as 20 persent. Die Fraunhofer -instituut het selfs 'n rekord van 31,6 persent behaal, terwyl die Duitse maatskappy QCells 'n doeltreffendheid van 28,6 persent behaal het.
Voordele van deursigtige Perovsky -sonkragselle
Die mees uitstaande eienskap van Perovskit -sonkragselle in vergelyking met konvensionele silikonmodules is hul potensiële deursigtigheid met 'n hoë doeltreffendheid. Hierdie eiendom open heeltemal nuwe toepassings, veral op die gebied van gebou -geïntegreerde fotovoltaïese. Deursigtige of semi -deursigtige sonkragselle kan in vensterareas geïntegreer word, wat nie net geboue in die inlaat nie, maar ook elektrisiteit kan opwek.
Die mate van deursigtigheid kan tydens die vervaardigingsproses aangepas word, afhangende van die versoek, waardeur daarop gelet moet word dat die energie -omskakelingsdoeltreffendheid met toenemende deursigtigheid afneem. Die hoogste gemete omskakelingsdoeltreffendheid in deursigtige weergawes is tans 17,9 persent. As deel van die indrukwekkende navorsingsprojek , is getoon dat 'n kombinasie van tegnologie sonenergie kan omskakel met 'n doeltreffendheid van 14 persent met 'n gemiddelde ligtransaksie -graad van meer as 55 persent. Half deursigtige UV-perowskitzellen behaal selfs 'n doeltreffendheid van meer as 10 persent met 'n ligte transaksiegraad van ongeveer 60 persent.
Benewens hul deursigtigheid, word Perovskit -sonkragselle gekenmerk deur verdere merkwaardige voordele. Dit is relatief goedkoop en maklik om te vervaardig, soortgelyk aan dun-laag sonkragmodules. Vervaardiging is baie minder energie-intensief in vergelyking met silikon, aangesien Perowsiaan met eenvoudige, skaalbare metodes soos rol-tot-rol-druktegnieke geproduseer kan word. Daarbenewens is die benodigde grondstowwe gewoonlik volop, wat die materiaalkoste laag hou.
Nog 'n deurslaggewende voordeel is die ligtheid en buigsaamheid van die Perovsky -sonkragselle. Dit kan op verskillende substrate toegepas word as 'n dun laag, wat hul gebruike aansienlik uitbrei. Hierdie eiendom stel innoverende toepassings in draagbare toestelle, voertuie of die bou van geïntegreerde fotovoltaïese oplossings soos sonvensters of fasade -modules moontlik.
Innoverende toepassings in die opbou van integrasie
Die moontlikheid om perovskit sonkragselle deursigtig te maak, maak dit veral aantreklik vir die gebou-geïntegreerde fotovoltaïese (BIPV), waarin sonkragselle klassieke boumateriaal soos vensters vervang. Die inbedding van die perovskit tussen glasruite stel die sonkrag in staat om as die werklike fasade en 'n muur van 'n gebou te dien, en terselfdertyd elektrisiteit op te wek vir gebruik op die terrein of om op die netwerk te voed.
'N Kontrete voorbeeld van hierdie innoverende toepassing het Panasonic Holdings aangebied, wat semi-deursigtige glasbalustrades met Perovsky-sonkrag op die balkon van 'n modelhuis suid van Tokio aangebied het. Hierdie prototipes demonstreer die potensiaal om perovskit -tegnologie in alledaagse bouelemente te integreer. Leipzig -fisici het ook 'n deursigtige sonkrag ontwikkel wat direk na 'n vensterruit verdamp kan word en sodoende die hele fasades in kragsentrales kan omskep.
Ontwikkelings op die gebied van termochrome of 'slim' vensters is veral vorentoe. Wetenskaplikes aan die Universiteit van Kalifornië in Berkeley het 'n funksionele verlenging in 'n fotovoltaïese aktiewe venster ontwikkel, wat die kleur en deursigtigheid verander wanneer die temperatuur verander en elektrisiteit in die verduisterde toestand kan opwek. Die omkeerbare verandering na 'n gekleurde sonkragvenster is gebaseer op 'n faseverandering van wafer-dun perovskit-lae.
In die deursigtige toestand is die Perovskit -kristalle in 'n kubieke struktuur beskikbaar en is dit grootliks deursigtig, terwyl hulle by 'n temperatuur van ongeveer 105 grade Celsius in 'n minder deursigtige, maar fotovoltaïese kristalstruktuur oorgaan. Dit blokkeer ongeveer twee derdes van die sigbare lig en bereik 'n doeltreffendheid van sewe persent. Gekoel tot kamertemperatuur en aan 'n mate van vog blootgestel word, kan hierdie faseverandering omgekeer word, en die venster sal weer deursigtig wees.
Geskik vir:
Termochrome eienskappe vir klimaats -geoptimaliseerde geboue
Die termochrome eienskappe van perovskit-gebaseerde vensters kan 'n belangrike bydrae lewer tot die energie-doeltreffendheid van geboue. Soortgelyk aan self -tint -sonbrille, kan hierdie vensters hul kleur verander wanneer die temperatuurverandering, die temperatuur - in teenstelling met die ligintensiteit in die geval van sonbrille - die deurslaggewende faktor. Namate die temperatuur styg, word die deursigtige skyfkleur geleidelik geel, oranje, rooi of bruin. Hoe warmer dit word, hoe donkerder word die glas, wat beteken dat die kamer outomaties afgekoel kan word en sonder om lugversorging te gebruik.
Hierdie meganisme kan aansienlik bydra om die energiebehoefte vir verhitting en verkoeling te verminder. In die lig van die feit dat verwarming en warm water in Oostenryk verantwoordelik is vir 25 persent van die CO2 -uitstoot, en volgens 'n studie deur die Universiteit van Birmingham, moet die aantal koeltoestelle wêreldwyd vierkantig tot 14 miljard keer teen 2050, sulke intelligente vensteroplossings 'n belangrike bydrae lewer tot klimaatsbeskerming.
Uitdagings en oplossings
Ondanks die belowende eienskappe, het Perovskit -sonkrag selle 'n paar uitdagings wat hul breë kommersiële toepassing tot dusver beperk het. 'N Groot probleem is die stabiliteit daarvan onder werklike omgewingstoestande. Perowskit -kristalle word geneig om ongeorganiseerd en gebrekkig te word, wat tot stabiliteitsprobleme kan lei. U bereik nog nie die lewensduur van silikon -sonkragselle nie en is sensitief vir vog, lig en hitte. Daar is 'n beduidende nadeel in die laer weerweerstand, aangesien die materiaal in uiterste weersomstandighede kan ontbind.
Navorsing het egter reeds aansienlike vordering gemaak met die oorkom van hierdie uitdagings. Panasonic het byvoorbeeld daarin geslaag om 'n meer chemies stabiele variant van die materiaal te produseer en dit teen weerstoestande te beskerm deur dubbele glas te gebruik. in samewerking met die Universiteit van Ciprus deurbraak in navorsing oor Perowskit -sonkragmodules . In 'n twee-jaar-studie in die buitelug in Ciprus, is die langtermynstabiliteit van mini-perovskit-modules opgespoor, wat na een jaar buite 'n indrukwekkende energie-doeltreffendheid van 78 persent 'n waarde behaal het wat die huidige Perovsky-sonkragmodules dikwels slegs vir 'n paar weke kan handhaaf.
Daar is ook vordering gemaak op die gebied van herwinning. Navorsers van Swede het 'n metode ontwikkel om die Perovsky -sonkragselle volledig en omgewingsvriendelik te maak. In plaas daarvan om die toksiese dimetielformamied te gebruik wanneer hulle die selle uitmekaar haal, gebruik die span water as oplosmiddel om die gekrummelde perovskiet te verminder. Alle dele kan dan in 'n nuwe Perowskit-sonkrag hergebruik word sonder om die werkverrigting te benadeel-die herwinde sonkrag het dieselfde doeltreffendheid as die oorspronklike.
Daar is steeds spesifieke uitdagings vir termochrome sonkragvensters. Die relatiewe hoë fase -veranderingstemperatuur van net meer as 100 grade Celsius moet verminder word vir praktiese toepassings. Daarbenewens kan die vog wat nodig is vir omkeerbare oorskakeling die stabiliteit van die Perowskit -lae op die lange duur beïnvloed. Aangesien die samestelling van perovskit -materiale egter baie uiteenlopend kan wees, kan materiële mengsels in ander studies gevind word sonder hierdie nadele en die doeltreffendheid het toegeneem.
Markpotensiaal en toekomstige vooruitsigte
Die kombinasie van buigsaamheid, kostevoordele en uitstekende doeltreffendheid maak Perowskit -sonkrag 'n hoop op die energie -oorgang. Marknavorsers van Idtechex voorspel dat die mark vir Perovskit fotovoltaïese teen 2035 'n jaarlikse verkoopsvolume van byna $ 12 miljard sal bereik. In die toekoms kan hierdie tegnologie silikon-gebaseerde modules vervang as 'n dominante tegnologie van fotovoltaïese.
Die kombinasie van Perovsky met silikon in tandemselle lyk veral belowend, wat die doeltreffendheid van tot 43 persent kan bereik-'n duidelike vordering in vergelyking met suiwer silikonmodules. Perovskit-materiale kan spesiaal aangepas word om verskillende golflengtes van die sonlig doeltreffend te gebruik: terwyl Perovskit 'n beter opgeneemde kortgolf (blou) ligte, silikon-tellings in die langgolf (rooi) gebied is.
Vir die gebou-geïntegreerde fotovoltaïese word deursigtige perovskit-sonkrag selle heeltemal nuwe perspektiewe oopgemaak. Om passiewe vensters so vinnig as moontlik te vervang met elektrisiteitsproduserende vensters, werk navorsers aan die optimalisering van die werkverrigting van die tegnologieë en die bevordering van die volwassenheid van die deursigtige PV-selle. As dit moontlik is om die steeds bestaande uitdagings rakende stabiliteit en duursaamheid te oorkom, kan Perovskit-gebaseerde sonvensters in die nabye toekoms 'n belangrike bydrae lewer tot gedesentraliseerde energieopwekking in stedelike ruimtes.
Stedelike energie-oorgang: kragopwekkende vensters met perovskit-tegnologie
Perowskit -sonkragselle, veral in hul deursigtige uitvoering vir venstertoepassings , is 'n belowende tegnologie vir die toekoms van fotovoltaïese. Die moontlikheid om geboue en vensters in kragopwekkers te omskep sonder om hul primêre funksie te beïnvloed, kan 'n deurslaggewende bydrae lewer tot die energie -oorgang in stedelike kamers.
Die onlangse vordering met die verbetering van die stabiliteit en lang lewe van hierdie selle onder werklike omgewingstoestande is bemoedigend en baan die weg vir 'n breër kommersiële toepassing. Die termochrome eienskappe van sommige Windows-gebaseerde vensters op Perovskit lyk veral innoverend wat nie net elektrisiteit opwek nie, maar ook kan bydra tot die energiedoeltreffendheid van geboue deur hul deursigtigheid aan te pas.
Alhoewel daar nog steeds 'n paar uitdagings is, dui die vinnige ontwikkeling van Perovsky -tegnologie die afgelope jaar aan dat deursigtige sonkragselle met 'n hoë doeltreffendheid binnekort 'n belangrike rol in argitektuur en energievoorsiening kan speel. Die toekoms van konstruksie kan volhoubaar verander word deur hierdie innoverende tegnologie - met geboue waarvan die vensters en fasades nie net esteties aantreklik is nie, maar ook aktief bydra tot energievoorsiening.
Geskik vir:
Jou globale bemarkings- en besigheidsontwikkelingsvennoot
☑️ Ons besigheidstaal is Engels of Duits
☑️ NUUT: Korrespondensie in jou landstaal!
Konrad Wolfenstein
Ek sal graag jou en my span as 'n persoonlike adviseur dien.
Jy kan my kontak deur die kontakvorm hier in te vul of bel my eenvoudig by +49 89 89 674 804 (München) . My e-posadres is: wolfenstein ∂ xpert.digital
Ek sien uit na ons gesamentlike projek.
