Publikováno dne: 8. března 2025 / Aktualizace od: 8. března 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein
Solární články Perowskit: Potenciál transparentní fotovoltaiky pro moderní budovy a projekty PV-image: Xpert.digital
Transparentní přechod energie: výroba elektřiny prostřednictvím inovativní technologie oken
Solární články Perowskit: Budoucí výrobci inteligentních oken
Vývoj transparentních solárních článků s vysokou účinností otevírá nové perspektivy pro integraci fotovoltaiky do budov. Zejména solární články Perowskit se v posledních letech objevily jako slibný kandidát na tuto aplikaci. S účinností až 31,6 procenta by možnost transparentních verzí a levné výroby mohla revoluci v revoluci spotřeby sluneční energie. Současné výsledky výzkumu ukazují, že dříve problematická stabilita těchto buněk by mohla být výrazně zlepšena. Aplikace jako inteligentní okenní tabule, které nejen vyrábějí elektřinu, ale také mohou přizpůsobit jejich průhlednost okolním podmínkám, se dívají dopředu.
Vhodné pro:
Základy solární technologie Perowskit
Solární články Perovskit představují relativně nový vývoj ve fotovoltaice, který se intenzivně zkoumá pouze od roku 2009. Dluží svá jména minerálnímu perowskitu, jehož charakteristickou krystalovou strukturu mají. Tyto solární články jsou založeny na tzv. Halid nebo halogenidových persovskitech, hybridním materiálu vyrobeném z organických pozitivních složek, jako jsou methylamoniové kationty a anorganické kovové soli, jako je olovnatý jodid. Složení a struktura speciálního materiálu se zásadně liší od tradičních křemíkových solárních článků a činí z něj slibný kandidát pro budoucnost sluneční energie.
Funkčnost solárních článků perovskit je založena na jeho vynikající schopnosti přeměnit sluneční světlo na elektrickou energii. Vědci z výzkumného střediska Jülich zjistili, že nosiče volného nabíjení v perovskitských solárních článcích jsou pravděpodobně chráněny před dezintegrací prostřednictvím nových měření fotoluminiscence, což by mohlo být nezbytným důvodem pro jejich vysokou účinnost. Životnost vzrušených nosičů zátěže v materiálu je rozhodujícím faktorem pro účinnost těchto solárních článků, protože určují, jak dlouho mohou být elektrony uvolněné světlem zachovány a mohou přispívat k výrobě elektřiny.
V posledních letech dosáhl technologický vývoj těchto solárních článků působivý pokrok. Zatímco první solární články Perowskit stále měly skromnou účinnost pouze 4 procent, nejnovější modely pravidelně dosahují účinnosti více než 20 procent. Institut Fraunhofer dokonce dosáhl rekordního 31,6 procenta, zatímco německá společnost QCELL dosáhla účinnosti 28,6 procenta.
Výhody transparentních perovských solárních článků
Nejvýznamnější vlastností perovskit solárních článků ve srovnání s konvenčními křemíkovými moduly je jejich potenciální průhlednost s vysokou účinností. Tato vlastnost otevírá zcela nové aplikace, zejména v oblasti budovy -integrované fotovoltaiky. Transparentní nebo polotransparentní solární články lze integrovat do okenních oblastí, které nejen ponechávají budovy, ale mohou také vyrábět elektřinu.
Stupeň transparentnosti může být během výrobního procesu upraven v závislosti na požadavku, přičemž je třeba poznamenat, že účinnost přeměny energie klesá se zvyšující se transparentností. Nejvyšší měřená účinnost přeměny v transparentních verzích je v současné době 17,9 procenta. V rámci působivého výzkumného projektu bylo prokázáno, že kombinace technologií může převádět sluneční energii s účinností 14 procent s průměrnou stupněm transakce světla více než 55 procent. Polovina transparentní UV-perowskitzellen dokonce dosahuje účinnosti více než 10 procent s stupněm lehké transakce přibližně 60 procent.
Kromě jejich průhlednosti jsou solární články Perovskit charakterizovány dalšími pozoruhodnými výhodami. Jsou relativně levné a snadno vyrobitelné, podobné tenkovrstvé solární moduly. Výroba je mnohem méně energeticky náročná ve srovnání s křemíkem, protože Perowsian může být vyráběn pomocí jednoduchých, škálovatelných metod, jako jsou techniky tisku na válce. Kromě toho jsou požadované suroviny obvykle hojné, což udržuje nízké náklady na materiál.
Další rozhodující výhodou je lehkost a flexibilita perovských solárních článků. Mohou být aplikovány na různé substráty jako vrstva oplatky, která výrazně rozšiřuje jejich použití. Tato vlastnost umožňuje inovativní aplikace ve přenosných zařízeních, vozidlech nebo budování integrovaných fotovoltaických řešení, jako jsou solární okna nebo fasádové moduly.
Inovativní aplikace při budování integrace
Možnost výroby průhledných solárních článků perovskit je obzvláště atraktivní pro fotovoltaickou (BIPV) integrovanou budovou (BIPV), ve kterém solární články nahrazují klasické stavební materiály, jako jsou okna. Vložení perovskitu mezi skleněnými tabulemi umožňuje solárním článkům sloužit jako skutečná fasáda a stěnu budovy a zároveň vytvářet elektřinu pro použití na místě nebo se krmit v síti.
Konkrétní příklad této inovativní aplikace představil Panasonic Holdings, který představoval poloprůhledné skleněné balustrády s perovskými solárními články na balkóně modelového domu jižně od Tokia. Tyto prototypy ukazují potenciál integrovat technologii Perovskit do každodenních stavebních prvků. Fyzici Leipzig také vyvinuli transparentní solární článek, který lze odpařit přímo do podokna okna, a tak by se celé fasády proměnily v elektrárny.
Vývoj v oblasti termochromu nebo „inteligentních“ oken je obzvláště dopředu. Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley vyvinuli funkční prodloužení do fotovoltaického aktivního okna, které mění jeho barvu a průhlednost, když se teplota změní a může generovat elektřinu v zatemněném stavu. Reverzibilní změna na barevné sluneční okno je založena na fázové změně vrstev perovskit destičky.
V transparentním stavu jsou krystaly perovskitů k dispozici v krychlové struktuře a jsou do značné míry průhledné, zatímco při teplotě asi 105 ° C procházejí do méně průhledné, ale fotovoltaické krystalové struktury. To blokuje asi dvě třetiny viditelného světla a dosahuje účinnosti sedmi procent. Tato změna fáze, ochlazená až na teplotu místnosti a vystaveno vlhkosti, může být zvrácena a okno bude opět průhledné.
Vhodné pro:
Thermochromové vlastnosti pro budovy optimalizované na klima
Thermochromové vlastnosti oken založených na Perovskitu by mohly významně přispět k energetické účinnosti budov. Podobně jako u slunečních brýlí s vlastním tónem mohou tato okna změnit svou barvu, když se změna teploty změní, teplota - na rozdíl od intenzity světla v případě slunečních brýlí - je rozhodujícím faktorem. Jak teplota stoupá, průhledná barva disku se mění postupně žlutá, oranžová, červená nebo hnědá. Čím teplejší je, tím tmavší se sklo stává, což znamená, že místnost lze automaticky ochladit a bez použití klimatizace.
Tento mechanismus může významně přispět ke snížení energetické požadavky na zahřívání a chlazení. S ohledem na skutečnost, že topení a horká voda v Rakousku jsou zodpovědné za 25 procent emisí CO2 a podle studie University of Birmingham by se počet chladicích zařízení po celém světě měl do roku 2050 čtyřnásobně přispět na 14 miliardkrát, může taková inteligentní okenní řešení přispět k ochraně klimatu.
Výzvy a řešení
Navzdory slibným vlastnostem čelí solární články Perovskit některým výzvám, které dosud omezily jejich širokou komerční aplikaci. Hlavním problémem je jeho stabilita za skutečných podmínek prostředí. Krystaly Perowskit mají tendenci růst dezorganizovaný a vadný, což může vést k problémům s stabilitou. Ještě nedosáhnete dlouhověkosti křemíkových solárních článků a jste citliví na vlhkost, světlo a teplo. V nižším odolnosti proti povětrnostním odolností existuje významná nevýhoda, protože materiál se může rozkládat za extrémních povětrnostních podmínek.
Výzkum však již dosáhl významného pokroku při překonávání těchto výzev. Například Panasonic se podařilo vytvořit chemicky stabilnější variantu materiálu a chránit jej před povětrnostními podmínkami pomocí dvojitého skla. průlomu ve výzkumu solárních modulů Perowskit ve spolupráci s Kyperskou univerzitou . Ve dvouleté studii venku na Kypru byla detekována dlouhodobá stabilita modulů mini-perovskit, která po jednom roce venku dosáhla působivé energetické účinnosti 78 procent-hodnoty, kterou mohou současné perovsky solární moduly často udržovat pouze po dobu několika týdnů.
Pokrok byl také dosažen v oblasti recyklace. Vědci ze Švédska vyvinuli metodu pro zcela a ekologické perovsky solární články. Namísto použití toxického dimethyl formamidu při demontáži buněk používá tým jako rozpouštědlo jako rozpouštědlo ke snížení rozpadajícího se perovskitu. Všechny části pak mohou být znovu použity v nové solární články Perowskit bez narušení výkonu-recyklovaná solární článek má stejnou účinnost jako originál.
Pro solární okna termochromu stále existují specifické výzvy. Relativně vysoká teplota změny fáze přes 100 stupňů Celsia by pro praktické aplikace musela být snížena. Kromě toho by vlhkost, která je nezbytná pro reverzibilní přepínání, mohla z dlouhodobého hlediska ovlivnit stabilitu vrstev Perowskit. Protože však lze složení perovskitových materiálů výrazně měnit, mohly být materiální směsi nalezeny v jiných studiích bez těchto nevýhod a účinnost se zvýšila.
Tržní potenciál a budoucí vyhlídky
Kombinace flexibility, výhod nákladů a vynikající účinnosti činí z Perowskit Solar Churst naděje na přechod energie. Výzkumníci trhu IDTEECHEX předpovídají, že trh pro Perovskit Photovoltaics dosáhne do roku 2035 roční objem prodeje ve výši téměř 12 miliard dolarů. V budoucnu by tato technologie mohla nahradit moduly na bázi křemíku jako dominantní technologii fotovoltaiky.
Kombinace Perovského s křemíkem v tandemových buňkách se jeví jako obzvláště slibná, což by mohlo dosáhnout účinnosti až 43 procent-jasného pokroku ve srovnání s čistými křemíkovými moduly. Materiály perovskit mohou být speciálně upraveny tak, aby efektivně používaly různé vlnové délky slunečního světla: zatímco Perovskit je lépe absorbován krátkovlnnou (modré) (modré) světlo, skóre křemíku v oblasti dlouhé vlny (červené).
Pro fotovoltaické integrované budovy se transparentní solární solární články otevírají zcela nové perspektivy. Aby vědci co nejrychleji nahradili pasivní okna okny produkující elektřinu, pracují na optimalizaci výkonu technologií a na podporu tržní zralosti transparentních PV buněk. Pokud je možné překonat stále existující výzvy týkající se stability a trvanlivosti, solární okna založená na Perovskitu by mohla v blízké budoucnosti významně přispět k decentralizované výrobě energie v městských prostorech.
Přechod městské energie: Okna generující energii s technologií Perovskit
Solární články Perowskit, zejména při jejich transparentním provedení pro aplikace oken , představují slibnou technologii pro budoucnost fotovoltaiky s jejich kombinací vysokých účinnosti, transparentnosti, nízkých výrobních nákladů a flexibility, nabízejí významné výhody oproti konvenčním silikonovým solárním článkům. Možnost transformace budov a oken na generátory energie, aniž by to ovlivnilo jejich primární funkci, by mohla rozhodně přispět k energetickému přechodu v městských místnostech.
Nedávný pokrok ve zlepšování stability a dlouhověkosti těchto buněk za skutečných podmínek prostředí je povzbuzující a připravuje cestu pro širší komerční aplikaci. Thermochromové vlastnosti některých oken založených na Perovskitu se zdají být zvláště inovativní, které nejen vyrábějí elektřinu, ale mohou také přispět k energetické účinnosti budov přizpůsobením jejich transparentnosti.
I když stále existují určité výzvy, rychlý vývoj technologie Perovsky v posledních letech naznačuje, že transparentní solární články s vysokou účinností by mohly brzy hrát důležitou roli v nabídce architektury a energie. Budoucnost výstavby by mohla být udržitelně změněna touto inovativní technologií - s budovami, jejichž okna a fasády jsou nejen esteticky přitažlivá, ale také aktivně přispívají k zásobování energie.
Vhodné pro:
Váš globální partner pro marketing a rozvoj podnikání
☑️ Naším obchodním jazykem je angličtina nebo němčina
☑️ NOVINKA: Korespondence ve vašem národním jazyce!
Konrad Wolfenstein
Rád vám a mému týmu posloužím jako osobní poradce.
Kontaktovat mě můžete vyplněním kontaktního formuláře nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) . Moje e-mailová adresa je: wolfenstein ∂ xpert.digital
Těším se na náš společný projekt.
