Diterbitkan pada: 8 Maret 2025 / Pembaruan Dari: 8 Maret 2025 - Penulis: Konrad Wolfenstein
Sel Surya Perowskit: Potensi Fotovoltaik Transparan untuk Bangunan Modern dan Proyek-Proyek-Image: Xpert.digital
Transisi Energi Transparan: Pembangkit Listrik Melalui Teknologi Jendela Inovatif
Perowskit Solar Cells: The Future Makers for Intelligent Windows
Pengembangan sel surya transparan dengan efisiensi tinggi membuka perspektif baru untuk integrasi fotovoltaik di dalam bangunan. Sel surya Perowskit khususnya telah muncul sebagai kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi ini dalam beberapa tahun terakhir. Dengan efisiensi hingga 31,6 persen, kemungkinan versi transparan dan produksi murah dapat merevolusi penggunaan energi matahari. Hasil penelitian saat ini menunjukkan bahwa stabilitas sel -sel yang sebelumnya bermasalah dapat ditingkatkan secara signifikan. Aplikasi sebagai panel jendela cerdas yang tidak hanya menghasilkan listrik, tetapi juga dapat mengadaptasi transparansi mereka dengan kondisi ambient sedang melihat ke depan.
Cocok untuk:
Dasar -dasar Teknologi Surya Perowskit
Sel surya perovskit mewakili perkembangan yang relatif baru dalam fotovoltaik, yang hanya diteliti secara intensif sejak 2009. Mereka berutang nama mereka kepada Mineral Perowskit, yang struktur kristal yang mereka miliki. Sel-sel surya ini didasarkan pada apa yang disebut Persovskites Halid atau Halogenid, bahan hibrida yang terbuat dari komponen positif organik seperti kation methylammonium dan garam logam anorganik seperti timbal iodida. Komposisi material khusus dan struktur secara fundamental berbeda dari sel surya silikon tradisional dan menjadikannya kandidat yang menjanjikan untuk masa depan energi matahari.
Fungsionalitas sel surya perovskit didasarkan pada kemampuannya yang sangat baik untuk mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Para ilmuwan dari Pusat Penelitian Jülich telah menemukan bahwa pembawa pengisian bebas dalam sel surya perovskit mungkin dilindungi dari disintegrasi melalui pengukuran fotoluminesensi baru, yang bisa menjadi alasan penting untuk efisiensi tinggi mereka. Umur pembawa beban tereksitasi dalam material adalah faktor penentu untuk efisiensi sel surya ini, karena mereka menentukan berapa lama elektron yang dilepaskan oleh cahaya dapat dipertahankan dan dapat berkontribusi pada pembangkit listrik.
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan teknologi sel surya ini telah membuat kemajuan yang mengesankan. Sementara sel surya Perowskit pertama masih memiliki efisiensi sederhana hanya 4 persen, model terbaru secara teratur mencapai efisiensi lebih dari 20 persen. Fraunhofer Institute bahkan mencapai rekor 31,6 persen, sementara perusahaan Jerman Qcells mencapai efisiensi 28,6 persen.
Keuntungan dari sel surya perovsky transparan
Properti sel surya perovskit yang paling menonjol dibandingkan dengan modul silikon konvensional adalah transparansi potensial mereka dengan efisiensi tinggi. Properti ini membuka aplikasi yang benar -benar baru, terutama di bidang fotovoltaik yang terintegrasi. Sel surya transparan atau semi -transparan dapat diintegrasikan ke dalam area jendela, yang tidak hanya meninggalkan bangunan, tetapi juga dapat menghasilkan listrik.
Tingkat transparansi dapat disesuaikan selama proses pembuatan tergantung pada permintaan, di mana harus dicatat bahwa efisiensi konversi energi menurun dengan meningkatnya transparansi. Efisiensi konversi terukur tertinggi dalam versi transparan saat ini 17,9 persen. Sebagai bagian dari proyek penelitian yang mengesankan , ditunjukkan bahwa kombinasi teknologi dapat mengubah energi matahari dengan efisiensi 14 persen dengan tingkat transaksi cahaya rata -rata lebih dari 55 persen. Setengah transparan UV-Perowskitzellen bahkan mencapai efisiensi lebih dari 10 persen dengan tingkat transaksi cahaya sekitar 60 persen.
Selain transparansi mereka, sel surya perovskit ditandai dengan keunggulan yang luar biasa. Mereka relatif murah dan mudah diproduksi, mirip dengan modul surya lapisan tipis. Pembuatan jauh lebih sedikit energi-intensif dibandingkan dengan silikon, karena Perowsian dapat diproduksi menggunakan metode sederhana dan dapat diskalakan seperti teknik pencetakan roll-to-roll. Selain itu, bahan baku yang dibutuhkan biasanya berlimpah, yang menjaga biaya material rendah.
Keuntungan yang menentukan lainnya adalah cahaya dan fleksibilitas sel surya perovsky. Mereka dapat diterapkan pada substrat yang berbeda sebagai lapisan wafer -thin, yang secara signifikan memperluas penggunaannya. Properti ini memungkinkan aplikasi inovatif di perangkat portabel, kendaraan atau membangun solusi fotovoltaik terintegrasi seperti jendela surya atau modul fasad.
Aplikasi inovatif dalam membangun integrasi
Kemungkinan membuat sel surya perovskit transparan membuatnya sangat menarik untuk fotovoltaik terintegrasi bangunan (BIPV), di mana sel surya menggantikan bahan bangunan klasik seperti windows. Tanah perovskit antara panel kaca memungkinkan sel surya untuk berfungsi sebagai fasad dan dinding bangunan yang sebenarnya, sementara pada saat yang sama menghasilkan listrik untuk digunakan di lokasi atau memberi makan di jaringan.
Sebuah contoh konkret dari aplikasi inovatif ini menyajikan kepemilikan Panasonic, yang menyajikan langkan kaca semi-transparan dengan sel surya perovsky di balkon rumah model di selatan Tokyo. Prototipe ini menunjukkan potensi untuk mengintegrasikan teknologi perovskit ke dalam elemen bangunan sehari -hari. Fisikawan Leipzig juga telah mengembangkan sel surya transparan yang dapat diuapkan langsung ke panel jendela dan dengan demikian dapat mengubah seluruh fasad menjadi pembangkit listrik.
Perkembangan di bidang termochrome atau jendela "pintar" sangat maju. Para ilmuwan di University of California di Berkeley telah mengembangkan ekstensi fungsional menjadi jendela aktif fotovoltaik, yang mengubah warna dan transparansi ketika suhu berubah dan dapat menghasilkan listrik dalam keadaan gelap. Perubahan reversibel ke jendela surya berwarna didasarkan pada perubahan fase lapisan perovskit setipis wafer.
Dalam keadaan transparan, kristal perovskit tersedia dalam struktur kubik dan sebagian besar transparan, sedangkan pada suhu sekitar 105 derajat Celcius mereka melewati struktur kristal yang kurang transparan tetapi fotovoltaik. Ini memblokir sekitar dua pertiga dari cahaya yang terlihat dan mencapai efisiensi tujuh persen. Didinginkan hingga suhu kamar dan terkena kelembaban, perubahan fase ini dapat dibalik, dan jendela akan transparan lagi.
Cocok untuk:
Sifat termokrom untuk bangunan yang dioptimalkan iklim
Sifat termokrom dari jendela berbasis perovskit dapat memberikan kontribusi yang signifikan terhadap efisiensi energi bangunan. Mirip dengan kacamata hitam yang mencatat diri, jendela -jendela ini dapat mengubah warnanya ketika suhu berubah, suhu - berbeda dengan intensitas cahaya jika kacamata hitam - adalah faktor penentu. Saat suhu naik, warna cakram transparan berubah secara bertahap kuning, oranye, merah atau coklat. Semakin panas, semakin gelap gelasnya, yang berarti bahwa ruangan dapat didinginkan secara otomatis dan tanpa menggunakan AC.
Mekanisme ini dapat berkontribusi secara signifikan untuk mengurangi kebutuhan energi untuk pemanasan dan pendinginan. Mengingat fakta bahwa pemanas dan air panas di Austria bertanggung jawab atas 25 persen emisi CO2 dan, menurut sebuah penelitian oleh University of Birmingham, jumlah perangkat pendingin di seluruh dunia harus empat kali lipat hingga 14 miliar kali pada tahun 2050, solusi jendela yang cerdas seperti itu dapat memberikan kontribusi penting untuk perlindungan iklim.
Tantangan dan solusi
Terlepas dari sifat yang menjanjikan, sel surya perovskit menghadapi beberapa tantangan yang sejauh ini membatasi aplikasi komersial luas mereka. Masalah utama adalah stabilitasnya dalam kondisi lingkungan nyata. Kristal Perowskit cenderung tumbuh tidak terorganisir dan rusak, yang dapat menyebabkan masalah stabilitas. Anda belum mencapai umur panjang sel surya silikon dan peka terhadap kelembaban, cahaya dan panas. Ada kerugian yang signifikan dalam resistensi cuaca yang lebih rendah, karena bahan dapat terurai dalam kondisi cuaca ekstrem.
Namun, penelitian telah membuat kemajuan yang signifikan dalam mengatasi tantangan ini. Sebagai contoh, Panasonic telah berhasil menghasilkan varian material yang lebih stabil secara kimia dan melindunginya dari kondisi cuaca dengan menggunakan gelas ganda. terobosan dalam penelitian tentang modul surya Perowskit bekerja sama dengan University of Cyprus . Dalam studi dua tahun di luar ruangan di Siprus, stabilitas jangka panjang dari modul mini-perskit terdeteksi, yang setelah satu tahun di luar ruangan mencapai efisiensi energi yang mengesankan sebesar 78 persen-nilai yang sering dipertahankan oleh modul surya perovsky saat ini.
Kemajuan juga telah dibuat di bidang daur ulang. Para peneliti dari Swedia telah mengembangkan metode untuk sel surya perovsky yang sepenuhnya dan lingkungan. Alih -alih menggunakan formamida dimetil beracun saat membongkar sel, tim menggunakan air sebagai pelarut untuk mengurangi perovskit yang hancur. Semua bagian kemudian dapat digunakan kembali dalam sel surya perowskit baru tanpa merusak kinerja-sel surya daur ulang memiliki efisiensi yang sama dengan aslinya.
Masih ada tantangan khusus untuk jendela surya termokrom. Suhu perubahan fase yang relatif tinggi hanya lebih dari 100 derajat Celcius harus dikurangi untuk aplikasi praktis. Selain itu, kelembaban yang diperlukan untuk switching reversibel dapat mempengaruhi stabilitas lapisan perowskit dalam jangka panjang. Namun, karena komposisi bahan perovskit dapat sangat bervariasi, campuran material dapat ditemukan dalam penelitian lain tanpa kerugian ini dan efisiensi meningkat.
Potensi pasar dan prospek masa depan
Kombinasi fleksibilitas, keunggulan biaya dan efisiensi yang luar biasa menjadikan sel surya Perowskit harapan transisi energi. Peneliti pasar Idteechex memperkirakan bahwa pasar untuk fotovoltaik perovskit akan mencapai volume penjualan tahunan hampir $ 12 miliar pada tahun 2035. Di masa depan, teknologi ini dapat menggantikan modul berbasis silikon sebagai teknologi dominan fotovoltaik.
Kombinasi perovsky dengan silikon dalam sel tandem tampak sangat menjanjikan, yang dapat mencapai efisiensi hingga 43 persen-a kemajuan yang jelas dibandingkan dengan modul silikon murni. Bahan perovskit dapat disesuaikan secara khusus untuk menggunakan panjang gelombang yang berbeda dari sinar matahari secara efisien: sementara perovskit lebih baik menyerap cahaya gelombang pendek (biru), skor silikon di area gelombang panjang (merah).
Untuk sel surya fotovoltaik yang terintegrasi, transparan, sel surya perovskit transparan membuka perspektif yang sama sekali baru. Untuk mengganti jendela pasif secepat mungkin dengan jendela penghasil listrik, para peneliti sedang berupaya mengoptimalkan kinerja teknologi dan mempromosikan kematangan pasar sel PV transparan. Jika dimungkinkan untuk mengatasi tantangan yang masih ada mengenai stabilitas dan daya tahan, jendela surya berbasis perovskit dapat memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pembangkit energi yang terdesentralisasi di ruang perkotaan dalam waktu dekat.
Transisi energi perkotaan: jendela yang menghasilkan daya dengan teknologi perovskit
Sel surya Perowskit, terutama dalam eksekusi transparan mereka untuk aplikasi jendela , mewakili teknologi yang menjanjikan untuk masa depan fotovoltaik. Kemungkinan mengubah bangunan dan jendela menjadi generator listrik tanpa mempengaruhi fungsi utama mereka dapat memberikan kontribusi yang menentukan untuk transisi energi di kamar perkotaan.
Kemajuan baru -baru ini dalam meningkatkan stabilitas dan umur panjang sel -sel ini dalam kondisi lingkungan nyata mendorong dan membuka jalan bagi aplikasi komersial yang lebih luas. Sifat termokrom dari beberapa jendela berbasis perovskit tampak sangat inovatif yang tidak hanya menghasilkan listrik, tetapi juga dapat berkontribusi pada efisiensi energi bangunan dengan menyesuaikan transparansi mereka.
Meskipun masih ada beberapa tantangan, perkembangan cepat teknologi perovsky dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa sel surya transparan dengan efisiensi tinggi dapat segera memainkan peran penting dalam arsitektur dan pasokan energi. Masa depan konstruksi dapat diubah secara berkelanjutan oleh teknologi inovatif ini - dengan bangunan yang jendela dan fasadnya tidak hanya menarik secara estetika, tetapi juga secara aktif berkontribusi pada pasokan energi.
Cocok untuk:
Mitra pemasaran global dan pengembangan bisnis Anda
☑️ Bahasa bisnis kami adalah Inggris atau Jerman
☑️ BARU: Korespondensi dalam bahasa nasional Anda!
Konrad Wolfenstein
Saya akan dengan senang hati melayani Anda dan tim saya sebagai penasihat pribadi.
Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak atau cukup hubungi saya di +49 89 89 674 804 (Munich) . Alamat email saya adalah: wolfenstein ∂ xpert.digital
Saya menantikan proyek bersama kita.
