Perowskit 태양 전지 : 현대 건물 및 PV 프로젝트 이미지의 투명한 태양 광의 잠재력 : Xpert.Digital
투명한 에너지 전환 : 혁신적인 윈도우 기술을 통한 전기 생성
Perowskit Solar Cells : 지능형 창을위한 미래의 제조업체
고효율이 높은 투명한 태양 전지의 개발은 건물의 태양 광 통합을위한 새로운 관점을 열어줍니다. Perowskit 태양 전지는 특히 최근 몇 년 동안이 응용 프로그램의 유망한 후보로 부상했습니다. 최대 31.6 %의 효율성으로 투명한 버전과 저렴한 생산의 가능성은 태양 에너지 사용에 혁명을 일으킬 수 있습니다. 현재의 연구 결과에 따르면 이들 세포의 이전에 문제가있는 안정성이 크게 향상 될 수 있습니다. 전기를 생성 할뿐만 아니라 주변 조건에 투명성을 조정할 수있는 지능형 창문으로서의 응용 프로그램은 앞으로 진행됩니다.
적합:
Perowskit 태양 광 기술의 기초
페 로브 스키 태양 전지는 태양 광 발전에서 비교적 새로운 발전을 나타내며, 2009 년 이후 집중적으로 연구된다. 그들은 그들의 이름을 미네랄 페로우 키트에게 빚지고 있으며, 그의 특징적인 결정 구조는 그들이 가지고 있습니다. 이들 태양 전지는 메틸 암모늄 양이온과 같은 유기 양성 성분 및 리드 요오드 라이드와 같은 무기 금속 염과 같은 유기 양성 성분으로 만들어진 하이브리드 물질 인 소위 할리 드 또는 할로겐 이드 페르 소 스카이 트를 기반으로한다. 특수 재료 조성 및 구조는 기본적으로 전통적인 실리콘 태양 전지와 다르며 태양 에너지의 미래를위한 유망한 후보입니다.
페 로브 스키 태양 전지의 기능은 햇빛을 전기 에너지로 변환하는 탁월한 능력을 기반으로합니다. Jülich Research Center의 과학자들은 페 로브 스키 태양 전지의 자유 충전 운송 업체가 아마도 새로운 광 발광 측정을 통해 붕괴로부터 보호되며, 이는 높은 효율성의 필수적인 이유가 될 수 있음을 발견했습니다. 물질에서 여기로드 캐리어의 수명은 이들 태양 전지의 효율에 대한 결정적인 요인이다. 왜냐하면 빛에 의해 방출되는 전자가 얼마나 오래 보존되어 전기 생성에 기여할 수 있는지를 결정하기 때문이다.
최근 몇 년 동안, 이들 태양 전지의 기술 개발은 인상적인 진전을 이루었다. 최초의 Perowskit 태양 전지는 여전히 4 %의 적당한 효율을 가졌지 만 최신 모델은 정기적으로 20 % 이상의 효율을 달성합니다. Fraunhofer Institute는 31.6 %의 기록을 달성했으며 독일 회사 Qcells는 28.6 %의 효율성을 달성했습니다.
투명한 페 로브 스키 태양 전지의 장점
기존의 실리콘 모듈과 비교하여 페 로브 스키 태양 전지의 가장 뛰어난 특성은 고효율과의 잠재적 투명성입니다. 이 숙박 시설은 특히 건물 통합 태양 광 발전 분야에서 완전히 새로운 응용 프로그램을 열어줍니다. 투명 또는 반도성 태양 전지는 창문에 통합 될 수 있으며, 이는 건물을 떠날뿐만 아니라 전기를 생성 할 수 있습니다.
투명도의 정도는 요청에 따라 제조 공정 동안 조정될 수 있으며, 이에 따라 투명성이 증가함에 따라 에너지 변환 효율이 감소한다는 점에 유의해야합니다. 투명 버전에서 가장 높은 측정 된 전환 효율은 현재 17.9 %입니다. 인상적인 연구 프로젝트 의 일환으로 , 기술의 조합은 태양 에너지를 14 %의 효율로 평균 조명 거래 정도 55 % 이상 전환 할 수 있음을 보여주었습니다. 반도체 UV- 페로우 스키 젤렌은 약 60 %의 가벼운 거래 정도로 10 % 이상의 효율을 달성합니다.
Perovskit 태양 전지는 투명성 외에도 추가적인 이점을 특징으로합니다. 그들은 비교적 저렴하고 얇은 층 태양 모듈과 유사하게 제조하기 쉽습니다. 롤 투 롤 인쇄 기술과 같은 단순하고 확장 가능한 방법을 사용하여 Perowsian을 생산할 수 있기 때문에 Silicon에 비해 에너지 집약적으로 제조가 훨씬 적습니다. 또한, 필요한 원료는 일반적으로 풍부하여 재료 비용을 낮게 유지합니다.
또 다른 결정적인 장점은 페 로브 스키 태양 전지의 가벼움과 유연성입니다. 그것들은 웨이퍼 -얇은 층으로서 다른 기판에 적용될 수 있으며, 이는 그들의 용도를 크게 확장합니다. 이 숙박 시설은 휴대용 장치, 차량 또는 태양 광 창 또는 외관 모듈과 같은 통합 태양 광 솔루션에서 혁신적인 응용 분야를 가능하게합니다.
건물 통합의 혁신적인 응용
페 로브 스키 태양 전지를 투명하게 만들 가능성은 태양 전지가 창문과 같은 고전적인 건축 자재를 대체하는 건물 통합 광전지 (BIPV)에 특히 매력적입니다. 유리창 사이에 페 로브 스키를 내게함으로써 태양 전지는 건물의 실제 외관 및 벽 역할을하는 동시에 현장에서 사용하거나 네트워크에 공급하기 위해 전기를 생성 할 수 있습니다.
이 혁신적인 애플리케이션의 구체적인 예는 파나소닉 홀딩스를 제시했으며, 이는 도쿄 남쪽의 모델 하우스의 발코니에 페 로브 스키 태양 전지와 반투명 유리 난간을 제시했습니다. 이러한 프로토 타입은 페 로브 스키 기술을 일상적인 건축 요소에 통합 할 수있는 잠재력을 보여줍니다. 라이프 치히 물리학 자들은 또한 창문으로 직접 증발 할 수있는 투명한 태양 전지를 개발하여 전체 외관을 발전소로 바꿀 수 있습니다.
Thermochrome 또는 "Smart"Windows 분야의 개발은 특히 앞으로 나아갈 것입니다. 버클리에있는 캘리포니아 대학교의 과학자들은 태양 광 활성 창으로의 기능적 확장을 개발하여 온도가 변할 때 색과 투명성을 바꾸고 어두운 상태에서 전기를 생성 할 수 있습니다. 컬러 태양 창으로의 가역적 변화는 웨이퍼 얇은 페 로브 스키 층의 위상 변화를 기반으로합니다.
투명한 상태에서, 페 로브 스키 결정은 입방 구조로 이용 가능하며 대체로 투명하며 섭씨 약 105 도의 온도에서는 덜 투명하지만 광전지 결정 구조로 전달됩니다. 이것은 가시 광선의 약 2/3를 차단하고 7 %의 효율을 달성합니다. 실온까지 냉각되어 약간의 수분에 노출되면이 위상의 변화를 되돌릴 수 있으며 창은 다시 투명합니다.
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기후 최적화 된 건물에 대한 열 평균 특성
페 로브 스키 (Perovskit) 기반 창의 열로 크롬 특성은 건물의 에너지 효율에 상당한 기여를 할 수 있습니다. 자체 결합 선글라스와 유사하게,이 창은 선글라스의 경우 빛 강도와 달리 온도가 변할 때 온도가 변할 때 색상을 바꿀 수 있습니다. 온도가 상승함에 따라 투명 디스크 색상은 점차 노란색, 주황색, 빨간색 또는 갈색으로 변합니다. 뜨거워 질수록 유리가 어두워 지므로 에어컨을 사용하지 않고 방을 자동으로 냉각 할 수 있습니다.
이 메커니즘은 가열 및 냉각에 대한 에너지 요구 사항을 줄이는 데 크게 기여할 수 있습니다. 오스트리아의 난방과 온수가 CO2 배출량의 25 %를 책임지고 있으며, 버밍엄 대학교의 연구에 따르면 전 세계 냉각 장치의 수는 2050 년까지 140 억 번으로 4 배로 떨어져 있어야합니다. 이러한 지능형 창 솔루션은 기후 보호에 중요한 기여를 할 수 있습니다.
과제와 솔루션
유망한 특성에도 불구하고 페 로브 스키 태양 전지는 지금까지 광범위한 상업용 적용을 제한 한 몇 가지 도전에 직면 해 있습니다. 주요 문제는 실제 환경 조건 하에서 안정성입니다. Perowskit 결정은 조직화되고 결함이있는 경향이있어 안정성 문제로 이어질 수 있습니다. 당신은 아직 실리콘 태양 전지의 수명에 도달하지 않으며 수분, 빛 및 열에 민감합니다. 낮은 날씨 저항에 상당한 단점이 있습니다. 물질은 극한의 기상 조건에서 분해 될 수 있기 때문입니다.
그러나 연구는 이미 이러한 과제를 극복하는 데 큰 진전을 보였습니다. 예를 들어, Panasonic은 더 화학적으로 안정적인 물질의 변형을 생산하고 이중 유리를 사용하여 기상 조건으로부터 보호하는 데 성공했습니다. Cyprus 대학과 협력하여 Perowskit Solar 모듈에 대한 연구에서 돌파구를 . 사이프러스에서 야외 2 년간의 연구에서 미니 페 로프 스키 모듈의 장기 안정성이 감지되었으며, 1 년 후 야외에서 78 % 에너지 효율을 달성했습니다.
재활용 분야에서도 진행되었습니다. 스웨덴의 연구원들은 완전하고 환경 친화적 인 페 로브 스키 태양 전지에 대한 방법을 개발했습니다. 세포를 분해 할 때 독성 디메틸 포름 아미드를 사용하는 대신, 팀은 무너진 페 로브 스카이 트를 줄이기 위해 용매로 물을 사용합니다. 그런 다음 모든 부품은 성능을 손상시키지 않고 새로운 Perowskit 태양 전지에서 재사용 될 수 있습니다. 재활용 태양 전지는 원본과 동일한 효율을 가지고 있습니다.
Thermochrome Solar Windows에는 여전히 구체적인 과제가 있습니다. 섭씨 100도 이상의 상대적으로 높은 위상 변화 온도는 실제 응용 분야를 위해 감소해야 할 것입니다. 또한, 가역적 스위칭에 필요한 수분은 장기적으로 Perowskit 층의 안정성에 영향을 줄 수 있습니다. 그러나, 페 로브 스키 재료의 조성은 크게 변할 수 있기 때문에, 이러한 단점이없는 다른 연구에서 재료 혼합물이 발견 될 수 있고 효율은 증가 할 수있다.
시장 잠재력과 미래 전망
유연성, 비용 장점 및 뛰어난 효율성의 조합으로 Perowskit 태양 전지는 에너지 전환의 희망이됩니다. Idteechex의 시장 연구원들은 Perovskit Photovoltaics 시장이 2035 년까지 거의 120 억 달러의 매출에 도달 할 것이라고 예측합니다. 앞으로이 기술은 실리콘 기반 모듈을 지배적 인 태양 광 기술로 대체 할 수 있습니다.
탠덤 세포에서 페 로브 스키와 실리콘의 조합은 특히 유망한 것으로 보이며, 이는 순수한 실리콘 모듈에 비해 최대 43 %의 효율을 달성 할 수 있습니다. 페 로브 스키트 재료는 햇빛의 다른 파장을 효율적으로 사용하도록 특별히 적응할 수 있습니다. 페 로브 스키는 단파 (파란색) 빛이 더 잘 흡수되는 반면, 장파 (빨간색) 영역의 실리콘 점수는 더 잘 흡수됩니다.
건물 통합 광전지의 경우 투명한 페 로브 스키 태양 전지가 완전히 새로운 관점을 열어줍니다. 수동 창을 전기 생산 창으로 가능한 빨리 교체하기 위해 연구원들은 기술의 성능을 최적화하고 투명 PV 셀의 시장 성숙도를 촉진하기 위해 노력하고 있습니다. 안정성과 내구성에 관한 기존의 도전을 극복 할 수 있다면 페 로브 스키 기반 태양 광 창은 가까운 시일 내에 도시 공간에서 분산 된 에너지 생성에 상당한 기여를 할 수 있습니다.
도시 에너지 전환 : 페 로브 스키 기술을 갖춘 전력 창출 창
Perowskit Solar Cells, 특히 윈도우 애플리케이션에 대한 투명한 실행 , 고효율, 투명성, 낮은 제조 비용 및 유연성의 조합으로 유망한 기술을 나타냅니다. 주요 기능에 영향을 미치지 않고 건물과 창문을 발전기로 전환 할 가능성은 도시 실의 에너지 전환에 결정적인 기여를 할 수 있습니다.
실제 환경 조건 하에서 이들 세포의 안정성과 수명을 향상시키는 최근의 진보는 고무적이며 더 넓은 상업용 적용을위한 길을 열어줍니다. 일부 페 로브 스키 기반 창문의 열 평균 특성은 특히 전기를 생산할뿐만 아니라 투명성을 조정하여 건물의 에너지 효율에 기여할 수있는 혁신적인 것으로 보입니다.
여전히 몇 가지 과제가 있지만, 최근 몇 년 동안 페 로브 스키 기술의 빠른 발전은 고효율이 높은 투명한 태양 전지가 곧 건축 및 에너지 공급에 중요한 역할을 할 수 있음을 나타냅니다. 이 혁신적인 기술에 의해 건축의 미래는 지속 가능하게 변화 될 수 있습니다.
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