Солнечные батареи будущего

Когда-то изобретение солнечных батарей стало открытием революционным, а теперь и в самой солнечной энергетике назревает прорыв. Долгое время казалось, что кремнию в этой отрасли нет альтернатив, но сегодня ему на замену приходит перовскит — более дешёвый и эффективный материал, открывающий новые горизонты в производстве экологически чистой энергии.

Перовскит известен учёным больше сотни лет, но только сегодня обнаружен его потенциал, как материала для создания преобразователей энергии солнца в электрическую. Этот минерал нашли ещё в 1839 году в Уральских горах, и до недавнего времени использовали преимущественно в качестве диэлектрика, однако теперь выяснилось, что он прекрасно абсорбирует свет, и благодаря своим свойствам способен конкурировать с кремнием в качестве основного элемента для производства солнечных батарей.

Перовскит нашел  немецкий геолог Густав Розе в 1839 году в Уральских горах, фото WEB

Традиционные кремниевые панели толщиной 180 микрон и новые перовскитные толщиной 1 микрон поглощают одинаковое количество света. При этом эффективность передачи электрического заряда у последних существенно выше, спектр преобразуемого света шире, а стоимость 1 кВт энергии получается в 5–7 раз ниже. Преимущества очевидны! Однако существуют и подводные камни — по надёжности и сроку эксплуатации перовскитные элементы пока значительно уступают кремниевым.

Любая новая технология проходит долгий путь из лаборатории на рынок, и перовскиту в сфере электроэнергетики на это может потребоваться ещё десяток лет. Когда в 2009 году учёные впервые заговорили о потенциальной возможности использования минерала в солнечной энергетике, его КПД составил всего 3,5%. Чтобы поднять коэффициент в семь раз ушло семь лет. Сегодня же специалисты в разных уголках планеты сообщают о повышении эффективности до 26 и даже до 31% — для сравнения, КПД кремниевой батареи составляет всего 18%.

Чтобы выйти на рынок электроэнергетики перовскиту может потребоваться ещё десяток лет, фото WEB

Видя колоссальный потенциал материала, работу по совершенствованию батарей на его основе ведут многие страны. Всё новые способы повышения их КПД и долговечности предлагают учёные из Австралии, Швейцарии, Бельгии, Англии, Нидерландов, США, Кореи и не только. Специалисты из Австралийского национального университета нашли решение в соединении элементов из перовскита с кремниевыми. Бельгийские физики из центра IMEC изменили архитектуру конструкции, поместив между кремниевым и перовскитными слоями отражающую жидкость. А команда учёных из Стэнфорда поменяла строение элементов из перовскита по аналогии с фасетчатым глазом насекомых. Такое решение направлено не на повышение КПД, а на защиту преобразователя от износа, а также воздействия тепла и влаги.

Ученые поменяли строение элементов из перовскита по аналогии с фасетчатым глазом насекомых, фото WEB

Понимая необходимость проведения дальнейших исследований, все учёные уже сейчас твердят о безусловной дешевизне и высокой эффективности новой технологии. По их мнению, перовскит обладает свойствами, которые позволят сделать солнечную энергию дешевле, а её производство — чище и проще. «Более эффективные и недорогие элементы солнечных батарей выведут мировую энергетику из кризиса и помогут сохранить планету для наших детей», — рассуждает доктор Янфа Ян, который получил от Министерства энергетики США миллионный грант на совершенствование перовскитных панелей. Несмотря на поддержку государства, учёный не говорит громких слов и отмечает, что на пути к поставленной цели ещё хватает препятствий. «Мы будем работать, пока не сможем гарантировать, что батареи на основе нового материала не только дёшевы и эффективны, но также подлежат переработке, которая не причинит вред окружающей среде», — уверяет Ян.

Перовскит позволит сделать солнечную энергию дешевле, а её производство — чище и проще, фото WEB

А между тем, перовскит используют не только в электроэнергетике. Минерал тестируют в коммуникационных системах, в создании HD-дисплеев и не только. Его перспективы колоссальны, и кто знает, чем ещё удивит научный мир материал, который не находил широкое применение ни в одной отрасли целый век.

Виктория Романова, Россия, Москва

Здесь может быть Ваша реклама!