Kampen mod klimaændringer er måske ved at tage fart, men det ser ud til, at grøn energi siliciumsolceller er ved at nå deres grænser.Den mest direkte måde at lave konverteringen på lige nu er med solpaneler, men der er andre grunde til, at de er det store håb for vedvarende energi.
Deres nøglekomponent, silicium, er det næstmest udbredte stof på Jorden efter ilt.Da paneler kan placeres, hvor strømmen er nødvendig – i boliger, fabrikker, kommercielle bygninger, skibe, vejkøretøjer – er der mindre behov for at overføre strøm på tværs af landskaber;og masseproduktion betyder, at solpaneler nu er så billige, at økonomien ved at bruge dem bliver uomtvistelig.
Ifølge Det Internationale Energiagenturs energiudsigtsrapport for 2020 producerer solpaneler nogle steder den billigste kommercielle elektricitet i historien.
Selv den traditionelle bug-bjørn "hvad med, når det er mørkt eller overskyet?"bliver mindre problematisk takket være transformative fremskridt inden for lagringsteknologi.
Bevæger sig ud over solenergiens grænser
Hvis du forventer et "men", her er det: men siliciumsolpaneler er ved at nå de praktiske grænser for deres effektivitet på grund af nogle ganske ubelejlige fysiklove.Kommercielle siliciumsolceller er nu kun omkring 20 procent effektive (dog op til 28 procent i laboratoriemiljøer. Deres praktiske grænse er 30 procent, hvilket betyder, at de kun nogensinde kan konvertere omkring en tredjedel af Solens modtagne energi til elektricitet).
Alligevel vil et solpanel producere mange gange mere emissionsfri energi i sin levetid, end der blev brugt ved fremstillingen.
en silicium/perovskit solcelle
Perovskite: fremtiden for vedvarende energi
Ligesom silicium er dette krystallinske stof fotoaktivt, hvilket betyder, at når det rammes af lys, bliver elektroner i dets struktur ophidsede nok til at bryde væk fra deres atomer (denne frigørelse af elektroner er grundlaget for al elproduktion, fra batterier til atomkraftværker) .I betragtning af at elektricitet er i kraft, en conga linje af elektroner, når de løse elektroner fra silicium eller perovskit kanaliseres ind i en ledning, er elektricitet resultatet.
Perovskite er en simpel blanding af saltopløsninger, der opvarmes til mellem 100 og 200 grader for at fastslå dets fotoaktive egenskaber.
Ligesom blæk kan det printes på overflader, og det er bøjeligt på en måde, som stift silicium ikke er.Ved at blive brugt i en tykkelse på op til 500 gange mindre end silicium er den også superlet og kan være semi-transparent.Det betyder, at den kan påføres alle mulige overflader som på telefoner og vinduer.Den virkelige spænding er dog omkring perovskites energiproduktionspotentiale.
At overvinde perovskites største udfordring – forringelse
De første perovskite-enheder i 2009 konverterede kun 3,8 procent af sollys til elektricitet.I 2020 var effektiviteten 25,5 procent, tæt på siliciums laboratorierekord på 27,6 procent.Der er en fornemmelse af, at dens effektivitet snart kan nå 30 procent.
Hvis du forventer et 'men' om perovskite, så er der et par.En bestanddel af det krystallinske perovskitgitter er bly.Mængden er lille, men blyets potentielle toksicitet betyder, at det er en overvejelse.Det virkelige problem er, at ubeskyttet perovskit let nedbrydes gennem varme, fugt og fugtighed, i modsætning til siliciumpaneler, som rutinemæssigt sælges med 25 års garanti.
Silicium er bedre til at håndtere lav-energi lysbølger, og perovskite fungerer godt med højere energi synligt lys.Perovskite kan også indstilles til at absorbere forskellige bølgelængder af lys - rød, grøn, blå.Med omhyggelig justering af silicium og perovskit betyder det, at hver celle vil omdanne mere af lysspektret til energi.
Tallene er imponerende: et enkelt lag kunne være 33 procent effektivt;stak to celler, det er 45 procent;tre lag ville give 51 procent effektivitet.Den slags tal ville, hvis de kan realiseres kommercielt, revolutionere vedvarende energi.
Indlægstid: 12. august 2021