发表于：2025年3月8日 /更新，发表于：2025年3月8日 - 作者： Konrad Wolfenstein
Perowskit太阳能电池：现代建筑物和PV项目图像的透明光伏的潜力 - XPERT.Digital.Digital
透明的能源过渡：通过创新窗户技术发电
Perowskit太阳能电池：智能窗户的未来制造商
具有高效率的透明太阳能电池的开发为建筑物中光伏整合的新观点提供了新的观点。近年来，尤其是Perowskit太阳能电池已成为该应用的有前途的候选人。效率高达31.6％，透明版本和廉价生产的可能性可能会彻底改变太阳能的使用。当前的研究结果表明，这些细胞的先前有问题的稳定性可以显着改善。作为智能窗户的应用程序不仅会产生电力，而且还可以使其透明度适应环境条件，从而使其前瞻性。
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Perowskit太阳能技术的基础
Perovskit太阳能电池代表了光伏技术中相对较新的发展，该开发仅是自2009年以来一直进行了深入研究。他们的名字归功于矿物Perowskit，其特征性的晶体结构。这些太阳能电池基于所谓的HALID或HALIDID PERSOVSKITE，这是一种由有机阳性成分制成的杂种材料，例如甲基铵阳离子和无机金属盐，例如碘化铅。特殊的材料组成和结构从根本上不同于传统的硅太阳能电池，使其成为太阳能未来的有前途的候选人。
Perovskit太阳能电池的功能基于其出色的将阳光转化为电能的能力。尤利希研究中心的科学家发现，佩洛维斯基特太阳能电池中的自由充电载体可能通过新的光致发光测量值保护，免受瓦解，这可能是其高效率的重要原因。材料中激发负载载体的寿命是这些太阳能电池效率的决定性因素，因为它们确定了可以保留光线释放的电子的时间，并可以促进发电。
近年来，这些太阳能电池的技术发展取得了令人印象深刻的进步。虽然第一个Perowskit太阳能电池的效率仍然仅为4％，但最新型号定期达到20％以上。 Fraunhofer Institute甚至达到了创纪录的31.6％，而德国公司QCELLS的效率为28.6％。
透明的Perovsky太阳能电池的优点
与常规的硅模块相比，钙化太阳能电池的最杰出性能是它们的潜在透明度，并且效率很高。该属性打开了全新的应用程序，尤其是在建筑集成的光伏领域。可以将透明或半透明的太阳能电池集成到窗户区域中，这不仅会留下建筑物，还可以产生电力。
可以根据请求在制造过程中调整透明度的程度，应注意，能量转换效率随着透明度的提高而降低。目前，透明版本的最高测量转换效率为17.9％。令人印象深刻的研究项目的一部分，证明技术的组合可以转换为14％的太阳能，平均轻型交易度超过55％。半透明的UV-PerowsKitzellen甚至达到了10％以上的效率，轻型交易度约为60％。
除了透明度外，Perovskit太阳能电池还具有进一步的优势。它们相对便宜且易于制造，类似于薄层太阳能模块。与硅相比，制造能源密集型要少得多，因为可以使用简单，可扩展的方法（例如滚动打印技术）生产Perowsian。此外，所需的原材料通常很丰富，从而使材料成本较低。
另一个决定性的优势是佩罗维斯基太阳能电池的轻巧和灵活性。它们可以用作晶圆层的不同基板，从而大大扩展其用途。该属性可在便携式设备，车辆或建筑集成的光伏解决方案（例如太阳窗或立面模块）中进行创新应用。
建筑整合的创新应用
使Perovskit太阳能电池透明的可能性使其对建筑集成的光伏（BIPV）特别有吸引力，在该建筑物集成的光伏（BIPV）中，太阳能电池取代了经典的建筑材料，例如窗户。玻璃窗格之间的Perovskit的嵌入使太阳能电池可以用作建筑物的实际立面和墙壁，同时发电以在现场或在网络上供电。
这种创新应用的一个具体示例提出了松下持有量，它在东京以南的模型房屋的阳台上呈现了半透明的玻璃栏杆，上面放着佩罗夫斯基太阳能电池。这些原型证明了将钙化技术集成到日常建筑元素中的潜力。莱比锡物理学家还开发了一个透明的太阳能电池，可以直接蒸发到窗户窗格上，因此可以将整个立面变成动力植物。
热色素或“智能”窗户领域的发展特别是前瞻性。加利福尼亚大学伯克利分校的科学家已将功能扩展发展为光伏的活动窗口，当温度变化并可以在黑暗状态下发电时，它会改变其颜色和透明度。对彩色太阳能窗口的可逆变化是基于薄膜薄膜层的相变。
在透明的状态下，钙化晶体以立方结构提供，并且在很大程度上是透明的，而在约105摄氏度的温度下，它们进入了透明但透明但光伏的晶体结构。这堵塞了约三分之二的可见光，并达到7％的效率。冷却至室温并暴露于一些水分，这种相变的变化可以逆转，窗户将再次透明。
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气候优化建筑物的热化特性
基于Perovskit的窗户的热化特性可以为建筑物的能源效率做出重大贡献。与自给自足的太阳镜类似，当温度变化时，这些窗户可以改变其颜色，而温度与在太阳镜的情况下的光强度形成鲜明对比。随着温度的升高，透明的圆盘颜色逐渐变黄，橙色，红色或棕色。玻璃越深，玻璃就越深，这意味着可以自动冷却房间，而无需使用空调。
这种机制可以显着减少加热和冷却的能源需求。鉴于奥地利的加热和热水负责25％的二氧化碳排放，并且据伯明翰大学的一项研究，到2050年，全球冷却装置的数量应达到四倍至140亿次，因此，这种智能的窗户解决方案可以为气候保护做出重要贡献。
挑战与解决方案
尽管具有有希望的特性，但Perovskit太阳能电池仍面临一些挑战，到目前为止，它们限制了其广泛的商业应用。一个主要问题是在实际环境条件下其稳定性。 Perowskit晶体倾向于杂乱无章且有缺陷，这可能导致稳定性问题。您尚未达到硅太阳能电池的寿命，并且对水分，光和热量敏感。由于材料在极端天气条件下可以分解，因此较低的天气抵抗力存在很大的劣势。
但是，研究已经在克服这些挑战方面取得了重大进展。例如，松下成功地生产了一种更稳定的材料变体，并通过使用双玻璃保护其免受天气条件的影响。在与塞浦路斯大学合作的Perowskit太阳能模块的研究方面取得了突破。在塞浦路斯户外进行两年的研究中，检测到迷你Perovskit模块的长期稳定性，一年后，户外实现了令人印象深刻的78％A值，目前的Perovsky太阳能模块通常只能维持几周。
回收领域也取得了进展。瑞典的研究人员开发了一种完全且环保的佩罗维斯基太阳能电池的方法。该团队不使用毒性二甲基甲酰胺，而是使用水作为溶剂来减少碎屑的钙钛矿。然后，所有零件都可以在新的perowskit太阳能电池中重复使用，而不会损害性能 - 再生太阳能电池的效率与原始电池相同。
对于热化色太阳能窗仍然存在特定的挑战。对于实际应用，必须降低相对较高的相位变化温度，距离摄氏100摄氏度超过100摄氏度。另外，从长远来看，可逆切换所需的水分可能会影响Perowskit层的稳定性。但是，由于钙化材料的组成可能会大大变化，因此在没有这些缺点的其他研究中可以找到材料混合物，并且效率提高。
市场潜力和未来前景
灵活性，成本优势和出色效率的结合使Perowskit太阳能电池成为能源过渡的希望。 Idteechex的市场研究人员预测，到2035年，Perovskit Photovoltaics的市场将达到近120亿美元。将来，这项技术可以取代基于硅的模块，作为光伏技术的主要技术。
在串联细胞中，Perovsky与硅与硅的组合似乎特别有前途，与纯硅模块相比，这可以实现高达43％的效率。可以特别适应钙化材料有效地使用阳光的不同波长：虽然Perovskit更好地吸收了短波（蓝色）光（蓝色），但在长波（红色）区域中得分。
对于建筑物集成的光伏，透明的Perovskit太阳能电池打开了全新的视角。为了通过产生电力窗口尽快替换被动窗口，研究人员正在努力优化技术的性能并促进透明的PV细胞的市场成熟度。如果有可能克服有关稳定性和耐用性仍然存在的挑战，则基于Perovskit的太阳能窗可能会在不久的将来为城市空间中的分散能源产生做出重大贡献。
城市能源过渡：使用Perovskit技术发电的窗户
Perowskit太阳能电池，尤其是在窗户应用中的透明执行，代表了光伏的未来技术，它们的效率高，透明度，低制造成本和灵活性，它们比常规硅太阳能电池具有显着优势。将建筑物和窗户转换为发电机而不影响其主要功能的可能性可以为城市房间的能源过渡做出决定性的贡献。
在实际环境条件下，这些细胞在改善这些细胞的稳定性和寿命方面的最新进展令人鼓舞，并为更广泛的商业应用铺平了道路。某些基于Perovskit的窗户的热化特性似乎特别创新，不仅可以产生电力，而且还可以通过调整其透明度来促进建筑物的能源效率。
尽管仍然存在一些挑战，但近年来，佩罗维斯基技术的快速发展表明，效率高的透明太阳能电池很快可能在建筑和能源供应中发挥重要作用。这项创新技术可以可持续地改变建筑的未来 - 建筑物的窗户和外墙不仅在美学上具有吸引力，而且还积极促进能源供应。
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