Опубликовано: 8 марта 2025 г. / Обновление от: 8 марта 2025 г. - Автор: Конрад Вольфенштейн
Солнечные элементы Perowskit: потенциал прозрачной фотоэлектрики для современных зданий и PV Projects-Image: Xpert.Digital
Прозрачный энергетический переход: выработка электроэнергии с помощью инновационных оконных технологий
Солнечные элементы Perowskit: будущие производители интеллектуальных окон
Разработка прозрачных солнечных элементов с высокой эффективностью открывает новые перспективы для интеграции фотоэлектрических лиц в зданиях. В частности, солнечные элементы Perowskit стали перспективным кандидатом на это применение в последние годы. Благодаря эффективности до 31,6 процента возможность прозрачных версий и недорогого производства может революционизировать использование солнечной энергии. Текущие результаты исследований показывают, что ранее проблематичная стабильность этих клеток может быть значительно улучшена. Приложения как интеллектуальные оконные панели, которые не только генерируют электричество, но также могут адаптировать свою прозрачность к условиям окружающей среды, выглядят вперед.
Подходит для:
Основы солнечной технологии Perowskit
Солнечные элементы Perrovskit представляют собой относительно новую разработку в фотоэлектрической форме, которая интенсивно исследовала только с 2009 года. Они обязаны своими именами минеральному Перовскиту, чья характерная кристаллическая структура у них есть. Эти солнечные элементы основаны на так называемых галогенных или галогенидных просискитах, гибридном материале, изготовленном из органических положительных компонентов, таких как катионы метиламмония и соли неорганических металлов, такие как йодид свинца. Специальный материальный состав и структура в корне отличается от традиционных солнечных элементов кремния и делает его перспективным кандидатом на будущее солнечной энергии.
Функциональность солнечных элементов Перовскита основана на его превосходной способности превращать солнечный свет в электрическую энергию. Ученые из исследовательского центра Юлих выяснили, что свободные носители зарядки в солнечных элементах Перовскита, по -видимому, защищены от распада за счет новых измерений фотолюминесценции, что может быть важной причиной их высокой эффективности. Срок службы возбужденных носителей нагрузки в материале является решающим фактором для эффективности этих солнечных элементов, поскольку они определяют, как долго могут быть сохранены электроны, выделяемые светом, и могут способствовать выработке электроэнергии.
В последние годы технологическое развитие этих солнечных элементов добилось впечатляющего прогресса. В то время как первые солнечные элементы Perowskit по -прежнему имели скромную эффективность всего 4 процента, последние модели регулярно достигают эффективности более 20 процентов. Институт Фраунхофера даже достиг рекордного 31,6 процента, в то время как немецкая компания Qcells достигла эффективности 28,6 процента.
Преимущества прозрачных солнечных элементов Перовского
Наиболее выдающимся свойством солнечных элементов Perrovskit по сравнению с обычными кремниевыми модулями является их потенциальная прозрачность с высокой эффективностью. Это свойство открывает совершенно новые приложения, особенно в области здания, интугрированной фотоэлектрон. Прозрачные или полупрозрачные солнечные элементы могут быть интегрированы в окна, которые не только оставляют здания, но также могут генерировать электричество.
Степень прозрачности может быть скорректирована во время производственного процесса в зависимости от запроса, в результате чего следует отметить, что эффективность преобразования энергии снижается с увеличением прозрачности. Самая высокая измеренная эффективность конверсии в прозрачных версиях в настоящее время составляет 17,9 процента. В рамках впечатляющего исследовательского проекта было продемонстрировано, что комбинация технологий может преобразовать солнечную энергию с эффективностью 14 процентов со средней степенью транзакции света более 55 процентов. Half-transparent UV-Perowskitzellen even achieve an efficiency of more than 10 percent with a light transaction degree of around 60 percent.
В дополнение к их прозрачности, солнечные элементы Perrovskit характеризуются дальнейшими замечательными преимуществами. Они относительно недороги и просты в производстве, похожие на тонкослойные солнечные модули. Производство гораздо менее энергоемкость по сравнению с кремнием, поскольку Perowsian может быть произведен с использованием простых, масштабируемых методов, таких как методы печати рулона. Кроме того, требуемое сырье обычно много, что сохраняет низкую стоимость материала.
Еще одним решительным преимуществом является легкость и гибкость солнечных элементов Перовского. Они могут быть применены к различным субстратам в качестве пластинного слоя, который значительно расширяет их использование. Это свойство обеспечивает инновационные приложения в портативных устройствах, транспортных средствах или строительстве интегрированных фотоэлектрических решений, таких как солнечные окна или фасадные модули.
Инновационные приложения в области интеграции строительства
Возможность создания прозрачных солнечных элементов Perrovskit делает его особенно привлекательным для интегрированного здания фотоэлектрического (BIPV), в котором солнечные элементы заменяют классические строительные материалы, такие как окна. Внедрение перовскита между стеклянными стеклами позволяет солнечным элементам служить фактическим фасадом и стены здания, в то же время генерируя электроэнергию для использования на месте или питается сетью.
Конкретный пример этого инновационного применения представила Panasonic Holdings, в котором представлены полупрозрачные стеклянные балюстрады с солнечными элементами Перовского на балконе модельного дома к югу от Токио. Эти прототипы демонстрируют потенциал для интеграции технологии Perovskit в повседневные элементы строительства. Физики Лейпцига также разработали прозрачный солнечный элемент, который можно испарить непосредственно к оконной панели и, таким образом, может превратить все фасады в электростанции.
Разработки в области термохромных или «умных» окон особенно выглядят вперед. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли разработали функциональное расширение в фотоэлектрическое активное окно, которое изменяет свой цвет и прозрачность при изменении температуры и может генерировать электроэнергию в затемненном состоянии. Обратимое изменение в цветном солнечном окне основано на изменении фазы тонких слоев Перовскита.
В прозрачном состоянии кристаллы Перовскита доступны в кубической структуре и в значительной степени прозрачны, в то время как при температуре около 105 градусов по Цельсию они проходят в менее прозрачную, но фотоэлектрическую кристаллическую структуру. Это блокирует около двух третей видимого света и достигает эффективности семи процентов. Охлажденное до комнатной температуры и подвергаясь воздействию некоторой влаги, это изменение фазы может быть изменено, и окно снова будет прозрачным.
Подходит для:
Термохромные свойства для климатических зданий
Термохромные свойства окон на основе Перовскита могут внести значительный вклад в энергоэффективность зданий. Подобно самостоятельному солнцезащитным очкам, эти окна могут изменить свой цвет при изменении температуры, температура - в отличие от интенсивности света в случае солнцезащитных очков - является решающим фактором. Когда температура повышается, прозрачный цвет диска постепенно становится желтым, оранжевым, красным или коричневым. Чем горячее он становится, тем темнее становится стекло, что означает, что комнату можно охлаждать автоматически и без использования кондиционера.
Этот механизм может значительно внести свой вклад в снижение потребности в энергии для нагрева и охлаждения. Ввиду того факта, что отопление и горячая вода в Австрии несут ответственность за 25 процентов выбросов CO2, и, согласно исследованию Университета Бирмингема, количество охлаждающих устройств по всему миру должно быть в четыре раза до 14 миллиардов раз к 2050 году, такие интеллектуальные оконные решения могут внести важный вклад в защиту климата.
Проблемы и решения
Несмотря на многообещающие свойства, солнечные элементы Perrovskit сталкиваются с некоторыми проблемами, которые до сих пор ограничивают их широкое коммерческое применение. Основной проблемой является его стабильность в реальных условиях окружающей среды. Кристаллы Perowskit имеют тенденцию расти дезорганизованными и дефектными, что может привести к проблемам стабильности. Вы еще не достигаете долговечности солнечных элементов кремния и чувствительны к влаге, свету и теплу. Существует значительный недостаток в более низкой погодной сопротивлении, поскольку материал может разложить в экстремальных погодных условиях.
Тем не менее, исследования уже добились значительного прогресса в преодолении этих проблем. Например, Panasonic удалось создать более химически стабильный вариант материала и защитить его от погодных условий с помощью двойного стекла. прорыва в области исследований солнечных модулей Perowskit в сотрудничестве с Университетом Кипра . В двухлетнем исследовании на открытом воздухе на Кипре была обнаружена долгосрочная стабильность модулей мини-перовискита, что через год на открытом воздухе достигла впечатляющей энергоэффективности 78 процентов, что нынешние солнечные модули Перовского могут часто поддерживать в течение нескольких недель.
Прогресс также был достигнут в области переработки. Исследователи из Швеции разработали метод для полностью и экологически чистых солнечных элементов Перовского. Вместо того, чтобы использовать токсичный диметильный формамид при разборке клеток, команда использует воду в качестве растворителя, чтобы уменьшить рассыпанный перовский. Все детали могут быть использованы повторно в новом солнечном элементе Perowskit, не нарушая производительность-переработанный солнечный элемент имеет такую же эффективность, что и оригинал.
У термохромных солнечных окон все еще есть конкретные проблемы. Относительно высокая температура изменения фазы чуть более 100 градусов по Цельсию должна была быть снижена для практического применения. Кроме того, влага, необходимая для обратимого переключения, может повлиять на стабильность слоев Perowskit в долгосрочной перспективе. Однако, поскольку состав материалов Perrovskit может сильно различаться, материалы можно найти в других исследованиях без этих недостатков, и эффективность увеличилась.
Потенциал рынка и будущие перспективы
Сочетание гибкости, преимуществ затрат и выдающейся эффективности делает солнечные элементы Perowskit надеждой на переход энергии. Исследователи рынка iDteechex прогнозируют, что рынок Perovskit Photovoltaics достигнет годового объема продаж к 2035 году в размере почти 12 миллиардов долларов. В будущем эта технология может заменить модули на основе кремния как доминирующую технологию фотоэлектрических лиц.
Сочетание Перовского с кремнием в тандемных клетках кажется особенно перспективной, что может достичь эффективности до 43 процентов-четкий прогресс по сравнению с чистыми кремниевыми модулями. Материалы Perovskit могут быть специально адаптированы для эффективного использования различных длин волн солнечного света: в то время как Perrovskit лучше поглощенным коротковолновым (синим) светлым, кремниевым баллом в длинноволновой (красной) области.
Для интегрированных зданий фотоэлектрические, прозрачные солнечные элементы Перовскита открывают совершенно новые перспективы. Чтобы как можно быстрее заменить пассивные окна на электроэнергии, исследователи работают над оптимизацией производительности технологий и содействию зрелости рынка прозрачных фотоэлектрических ячеек. Если можно преодолеть все еще существующие проблемы, касающиеся стабильности и долговечности, солнечные окна на основе Перовскита могут внести значительный вклад в децентрализованную выработку энергии в городских пространствах в ближайшем будущем.
Городской энергетический переход: генерирующие электроэнергию с технологией Perovskit
Солнечные элементы Perowskit, особенно в их прозрачном исполнении для оконных приложений , представляют собой многообещающую технологию для будущего фотоэлектрической точки зрения. Возможность превращения зданий и окон в генераторы мощности без влияния их основной функции может внести решающий вклад в энергетический переход в городских комнатах.
Недавний прогресс в улучшении стабильности и долговечности этих клеток в реальных условиях окружающей среды обнадеживает и прокладывает путь для более широкого коммерческого применения. Термохромные свойства некоторых окон на основе Перовскита кажутся особенно инновационными, что не только генерирует электроэнергию, но также может способствовать энергоэффективности зданий, адаптируя их прозрачность.
Несмотря на то, что в последние годы все еще существуют некоторые проблемы, быстрое развитие технологии Перовского указывает на то, что прозрачные солнечные элементы с высокой эффективностью могут вскоре сыграть важную роль в архитектуре и энергоснабжении. Будущее строительства может быть устойчиво изменить эту инновационную технологию - со зданиями, окна и фасады, не только эстетически привлекательны, но и активно способствуют энергоснабжению.
Подходит для:
Ваш глобальный партнер по маркетингу и развитию бизнеса
☑️ Наш деловой язык — английский или немецкий.
☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем национальном языке!
Конрад Вольфенштейн
Я был бы рад служить вам и моей команде в качестве личного консультанта.
Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) . Мой адрес электронной почты: wolfenstein ∂ xpert.digital
Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.
