Perowskiti päikeseelemendid: läbipaistvate fotogalvaanide potentsiaal kaasaegsete hoonete ja PV projektide jaoks: Xpert.digital
Läbipaistev energia üleminek: elektrienergia tootmine uuendusliku akna tehnoloogia kaudu
Perowskiti päikeseelemendid: intelligentsete akende tulevased tootjad
Kõrge efektiivsusega läbipaistvate päikeseenergiarakkude arendamine avab uusi vaatenurki fotogalvaanipuude integreerimiseks hoonetesse. Viimastel aastatel on selle rakenduse lootustandvaks kandidaadiks kujunenud eriti Perowskiti päikeserakud. Kui tõhusus on kuni 31,6 protsenti, võib läbipaistvate versioonide ja odava toodangu võimalus päikeseenergia kasutamist muuta. Praegused uurimistulemused näitavad, et nende rakkude varem problemaatilist stabiilsust saab märkimisväärselt parandada. Rakendused intelligentsete aknapaneedena, mis mitte ainult ei tooda elektrit, vaid võivad ka kohandada oma läbipaistvust ümbritseva keskkonna tingimustega.
Sobib selleks:
Perowskiti päikestehnoloogia põhialused
Perovskiti päikeserakud esindavad suhteliselt uut arengut fotogalvaaniliselt, mida on alles intensiivselt uuritud alates 2009. aastast. Nad võlgnevad oma nimed mineraal Perowskitile, kelle iseloomulik kristallstruktuur neil on. Need päikeserakud põhinevad niinimetatud Halidi või halogeniidide persovskitidel, mis on orgaanilistest positiivsetest komponentidest, näiteks metüülammooniumi katioonidest ja anorgaanilistest metallsooladest, näiteks pliijodiid. Spetsiaalne materjali koostis ja struktuur erineb põhimõtteliselt traditsioonilistest räni päikesepatareidest ja muudab selle paljutõotavaks päikeseenergia tuleviku kandidaadiks.
Perovskiti päikeseelementide funktsionaalsus põhineb selle suurepärasel võimel muuta päikesevalgus elektrienergiaks. Jülichi uurimiskeskuse teadlased on leidnud, et perovskiti päikeserakkude tasuta laadimis kandjad on arvatavasti kaitstud lagunemise eest uute fotoluminestsentsi mõõtmiste kaudu, mis võib olla nende suure tõhususe oluline põhjus. Erutatud koormuskandjate eluiga materjalis on nende päikesepatareide efektiivsuse jaoks otsustav tegur, kuna need määravad, kui kaua saab valguse eralduvad elektronid säilitada ja võivad aidata kaasa elektrienergia tootmisele.
Viimastel aastatel on nende päikeseenergiarakkude tehnoloogiline areng teinud muljetavaldavaid edusamme. Kui esimese Perowskiti päikeseelemendi efektiivsus oli endiselt vaid 4 protsenti, saavutavad uusimad mudelid regulaarselt enam kui 20 protsenti. Fraunhoferi instituut saavutas isegi rekordilise 31,6 protsenti, samas kui Saksamaa ettevõte QCells saavutas tõhususe 28,6 protsenti.
Läbipaistvate perovski päikeserakkude eelised
Perovskiti päikesepatareide silmapaistvam omadus võrreldes tavaliste ränimoodulitega on nende potentsiaalne läbipaistvus suure tõhususega. See majutusasutus avab täiesti uued rakendused, eriti hoonete integreeritud fotogalvaaniliste piirkonnas. Läbipaistvaid või poolülekandeid päikeseelemente saab integreerida aknaaladesse, mis mitte ainult ei jäta hooneid sisse, vaid võib ka elektrit toota.
Läbipaistvuse astet saab tootmisprotsessis reguleerida sõltuvalt päringust, kusjuures tuleb märkida, et energia muundamise efektiivsus väheneb läbipaistvuse suurenemisega. Läbipaistvate versioonide kõrgeim mõõdetud muundamise efektiivsus on praegu 17,9 protsenti. Muljetavaldava uurimisprojekti osana tõestati, et tehnoloogiate kombinatsioon võib muuta päikeseenergiat efektiivsusega 14 protsenti, keskmise kerge tehingu aste on üle 55 protsenti. Poole siirdav UV-Perowskitzellen saavutab isegi efektiivsuse enam kui 10 protsenti, kerge tehingu aste umbes 60 protsenti.
Lisaks nende läbipaistvusele iseloomustavad perovskiti päikeseelemendid täiendavad tähelepanuväärsed eelised. Need on suhteliselt odavad ja hõlpsasti valmistatavad, sarnaselt õhukese kihiga päikesemoodulitega. Tootmine on räniga võrreldes palju vähem energiamahukas, kuna perowsianit saab toota lihtsate, skaleeritavate meetoditega, näiteks rull-roll-printimise tehnikaid. Lisaks on vajalikku toorainet tavaliselt palju, mis hoiab materjali kulusid madalal.
Veel üks otsustav eelis on perovski päikeserakkude kergus ja paindlikkus. Neid saab kasutada erinevatele substraatidele vahvli kihina, mis laiendab nende kasutamist märkimisväärselt. See omadus võimaldab uuenduslikke rakendusi kaasaskantavates seadmetes, sõidukites või integreeritud fotogalvaaniliste lahenduste, näiteks päikeseenergia või fassaadimoodulite ehitamisel.
Uuenduslikud rakendused integreerimise loomisel
Võimalus muuta perovskiti päikeseenergia rakud läbipaistvaks muudab selle eriti atraktiivseks hoone integreeritud fotogalvaanilise (BIPV) jaoks, milles päikeserakud asendavad klassikalisi ehitusmaterjale, näiteks Windowsi. Perovskiti manustamine klaasist pange võimaldab päikeseelemendil olla hoone tegelik fassaad ja seina, tootes samal ajal elektrit kohapeal kasutamiseks või võrguga toites.
Selle uuendusliku rakenduse konkreetne näide esitas Panasonic Holdings, mis esitleti Tokyo lõunaosas asuva mudelimaja rõdul poolpartnereid klaasist balustraade perovsky päikesepatareidega. Need prototüübid näitavad võimalust integreerida Perovskiti tehnoloogia igapäevastesse ehituselementidesse. Leipzigi füüsikud on välja töötanud ka läbipaistva päikeseelemendi, mille saab aurustuda otse aknapaanile ja võib seega muuta terved fassaadid elektrijaamadeks.
Arengud termokroomi või “nutikate” akende valdkonnas on eriti ettepoole suunatud. Berkeley California ülikooli teadlased on välja töötanud funktsionaalse pikenduse fotogalvaaniliseks aktiivseks aknaks, mis muudab temperatuuri muutumisel värvi ja läbipaistvust ja võib toota elektrit pimendatud olekus. Värvilise päikeseakna pöörduv muutus põhineb vahvli-õhukeste perovskiti kihtide faasimuutusel.
Läbipaistvas olekus on perovskiti kristallid saadaval kuupkonstruktsioonis ja on suuresti läbipaistvad, samas kui temperatuuril umbes 105 kraadi Celsius, lähevad nad vähem läbipaistvasse, kuid fotogalvaanilise kristallstruktuuriga. See blokeerib umbes kaks kolmandikku nähtavast valgusest ja saavutab seitse protsenti. Jahutatud toatemperatuurini ja paljastatud niiskusega, saab selle faasi muutuse ümber pöörata ja aken on jälle läbipaistev.
Sobib selleks:
Termokroomi omadused kliima- optimeeritud hoonete jaoks
Perovskitipõhiste akende termokroomsed omadused võiksid olla olulise panuse hoonete energiatõhususesse. Sarnaselt iseenda päikeseprillidega võivad need aknad temperatuuri muutumisel muuta, temperatuur - vastupidiselt päikeseprillide valguse intensiivsusele - on otsustav tegur. Temperatuuri tõustes muutub läbipaistev kettavärv järk -järgult kollaseks, oranžiks, punaseks või pruuniks. Mida kuumemaks see saab, seda tumedamaks klaas muutub, mis tähendab, et ruumi saab jahutada automaatselt ja ilma kliimaseadme kasutamata.
See mehhanism võib märkimisväärselt kaasa aidata kuumutamise ja jahutamise energiavajaduse vähendamiseks. Pidades silmas asjaolu, et kütte ja kuuma vett vastutavad Austrias 25 protsenti süsinikdioksiidi heitkogustest ning vastavalt Birminghami ülikooli uuringu kohaselt peaks kogu maailmas jahutusseadmete arv 2050. aastaks neljakordistama 14 miljardit korda, sellised intelligentsed aknalahendused kliimakaitsesse olulise panuse.
Väljakutsed ja lahendused
Vaatamata paljutõotavatele omadustele seisavad Perovskiti päikeserakud silmitsi mõningate väljakutsetega, mis on seni nende laia ärilise rakenduse piiranud. Peamine probleem on selle stabiilsus reaalsetes keskkonnatingimustes. Perowskiti kristallid kipuvad lagunema ja defektseks, mis võib põhjustada stabiilsusprobleeme. Te ei jõua veel räni päikeserakkude pikaealisuseni ja olete tundlikud niiskuse, valguse ja kuumuse suhtes. Alumises ilmatakistuses on märkimisväärne puudus, kuna materjal võib ekstreemsetes ilmastikutingimustes laguneda.
Kuid uuringud on nende väljakutsete ületamiseks juba märkimisväärseid edusamme teinud. Näiteks on Panasonicil õnnestunud toota materjali keemiliselt stabiilsemat varianti ja kaitsta seda ilmastikuolude eest topeltklaasi abil. koostöös Küprose ülikooliga läbimurre Perowskiti päikesemoodulite uurimisel . Küprosel õues kaheaastases uuringus tuvastati mini-perrovskiti moodulite pikaajaline stabiilsus, mis pärast ühe aasta pärast õues saavutati muljetavaldava energiatõhususe 78 protsenti, mille väärtus on praegused perovski päikesemoodulid, suudab sageli säilitada vaid mõne nädala jooksul.
Samuti on tehtud edusamme ringlussevõtu valdkonnas. Rootsi teadlased on välja töötanud meetodi täielikult ja keskkonnasõbralike perovsky päikeseelementide jaoks. Selle asemel, et rakkude lahtivõtmisel kasutada mürgist dimetüülvormamiidi, kasutab meeskond lahustina vett murenenud perovskite vähendamiseks. Seejärel saab kõiki osi uues Perowskiti päikeseelemendis uuesti kasutada, kahjustamata jõudlust-ringlussevõetud päikeseelementidel on sama efektiivsus kui originaalil.
Termokroomi päikeseenergiaakende jaoks on endiselt konkreetseid väljakutseid. Suhteliselt kõrge faasi muutuste temperatuur on pisut üle 100 kraadi Celsiuse jaoks tuleks praktiliste rakenduste jaoks vähendada. Lisaks võib pöörduvaks lülitumiseks vajalik niiskus mõjutada perowskiti kihtide stabiilsust pikas perspektiivis. Kuna perovskiti materjalide koostist saab siiski varieeruda, võib materjali segusid leida teistes uuringutes ilma nende puudusteta ja tõhusus suurenes.
Turupotentsiaal ja tulevikuväljavaated
Paindlikkuse, kulude eeliste ja silmapaistva efektiivsuse kombinatsioon muudab Perowskiti päikeseelemendid energia ülemineku lootuseks. IDTEECHEXi turu-teadlased ennustavad, et Perovskiti fotogalvaanilasi turg saavutab 2035. aastaks aastase müügimahu peaaegu 12 miljardit dollarit. Tulevikus võiks see tehnoloogia asendada ränipõhiseid mooduleid kui fotogalvaaniliste ainete domineerivat tehnoloogiat.
Perovsky kombinatsioon räniga koos samaaegsetes rakkudes näib olevat eriti paljutõotav, mis võib saavutada tõhususe kuni 43 protsenti-selge edusammud võrreldes puhta ränimoodulitega. Perovskiti materjale saab spetsiaalselt kohandada, et kasutada tõhusalt päikesevalguse erinevaid lainepikkusi: samal ajal kui Perovskit imendub paremini lühikese laine (sinise) valguse, räniskoori pika laine (punase) piirkonnas.
Hoone integreeritud fotogalvaanilise, läbipaistvate perovskiti päikesepatareide jaoks avavad täiesti uued vaatenurgad. Passiivsete akende võimalikult kiiresti asendamiseks elektrit tootvate akendega tegelevad teadlased tehnoloogiate jõudluse optimeerimisega ja läbipaistvate PV-rakkude turuküpsuse edendamiseks. Kui stabiilsuse ja vastupidavuse osas on võimalik ületada olemasolevaid väljakutseid, võiks Perovskitil põhinevad päikeseenergiaaknad anda lähitulevikus olulise panuse detsentraliseeritud energia tootmisele linnaruumides.
Linnaenergia üleminek: võimu genereerivad aknad Perovskiti tehnoloogiaga
Perowskiti päikeseelemendid, eriti nende aknarakenduste läbipaistvas täitmises , kujutavad endast paljulubavat tehnoloogiat fotogalvaaniliste tuleviku jaoks. Kõrge efektiivsuse, läbipaistvuse, madala tootmiskulude ja paindlikkuse kombinatsiooniga pakuvad nad tavaliste räni päikesepatareide ees olulisi eeliseid. Võimalus muuta hooned ja akende toitegeneraatoriteks, ilma et nad mõjutaksid nende esmast funktsiooni, võib anda otsustava panuse linnaruumides energia üleminekusse.
Hiljutised edusammud nende rakkude stabiilsuse ja pikaealisuse parandamisel reaalsetes keskkonnatingimustes on julgustavad ja sillutavad teed laiemale kaubanduslikule rakendusele. Mõne Perovskitipõhise akende termokroomsed omadused tunduvad eriti uuenduslikud, mis mitte ainult ei tooda elektrit, vaid võivad ka hoonete energiatõhususele kaasa aidata, kohandades nende läbipaistvust.
Ehkki veel mõned väljakutsed on, näitab Perovsky tehnoloogia kiire areng viimastel aastatel, et suure tõhususega läbipaistvad päikesepatareisid võivad peagi mängida olulist rolli arhitektuuri ja energiavarustuses. Selle uuendusliku tehnoloogia abil saab ehituse tulevikku jätkusuutlikult muuta - hoonetega, mille aknad ja fassaadid pole mitte ainult esteetiliselt ahvatlevad, vaid ka aktiivselt kaasa aitavad energiavarusid.
Sobib selleks:
Teie ülemaailmne turundus- ja äriarenduspartner
☑️ Meie ärikeel on inglise või sakslane
☑️ Uus: kirjavahetus teie riigikeeles!
Konrad Wolfenstein
Mul on hea meel, et olete teile ja minu meeskonnale isikliku konsultandina kättesaadav.
Võite minuga ühendust võtta, täites siin kontaktvormi või helistage mulle lihtsalt telefonil +49 89 674 804 (München) . Minu e -posti aadress on: Wolfenstein ∂ xpert.digital
Ootan meie ühist projekti.
