Новий прорив у сонячній енергетиці - панелі з перовскітом

Вчені прогнозують революцію в сонячній енергетиці завдяки перовскітним панелям

У дослідницькій лабораторії в Оксфорді тестують інноваційну технологію сонячних панелей, де поєднують кремній з перовскітом - мінералом, який потенційно здатен суттєво підвищити ефективність перетворення сонячного світла у електроенергію. Зокрема, йдеться про виготовлення тонких фотоелементів, що можуть бути нанесені навіть на віконні поверхні, повідомляє Build Portal, посилаючись на BBC.

Що таке перовскіт і чим він привабливий?

Перовскітом називають групу матеріалів із характерною кристалічною структурою, які можуть синтезувати з доступних елементів - брому, хлору, олова, свинцю тощо. Його історія почалася в XIX сторіччі, коли мінерал відкрили на Уралі, а потім дослідження продовжили в Європі.

Головна перевага - значно вища теоретична ефективність у порівнянні з класичними кремнієвими фотоелементами. Якщо кремній у практичних модулях досягає 21-23 %, а його теоретична межа - приблизно 33 %, то гібридні фотоелементи з перовскітом теоретично можуть сягати до 47 % ефективності.

Компанія Oxford PV у 2024 році встановила світовий рекорд для непромислового гібридного модуля - 26,9 % ефективності. Вона також повідомляє, що на практиці можна зменшити вартість виробництва електроенергії на приблизно 10 %, бо на тій самій площі гібридні панелі вироблятимуть більше потужності.

Читайте:

Перша в світі: Китай запустив сонячну електростанцію з двома вежами

Які виклики ще треба подолати?

Технологія поки що має суттєві недоліки: перовскіти чутливі до вологи й температурних коливань, що прискорює деградацію матеріалу у реальних умовах. Крім того, у складі панелей часто присутній свинець - хоча, як стверджують розробники, його кількість є мінімальною й порівнянною з тією, що застосовується у кремнієвих модулях.

Для оцінки надійності матеріалу застосовують «прискорене старіння» в екологічних камерах, де елементи піддають екстремальним умовам, що імітують роки експлуатації.

Зауважимо, що іноді підвищена енерговіддача пов’язується з незначним екологічним навантаженням - одне з досліджень встановило, що виробництво гібридних панелей може спричиняти до 7 % більшого впливу на довкілля, ніж кремнієві аналоги. Проте саме ефективність може компенсувати це: для тієї самої кількості енергії потрібно менше панелей, отже - менше матеріалів і забруднень.

Сфери застосування й економічна перспектива

Гаджети нового формату можуть використовуватися локально - наприклад, на дахах електромобілів для утримання запасу енергії в автономному режимі. Перовскітні елементи також надтонкі - тобто їх можна розпилювати на поверхні, наприклад, на вікна. Також розглядають варіанти встановлення панелей у космосі: нині для космічних апаратів часто використовують дорогі арсеніди галію, але перовскіти можуть стати більш доступною заміною.

Oxford PV вже розгортає виробництво в Німеччині, і перші пілотні панелі потужністю приблизно 100 кВт відправлено на комерційну сонячну ферму у США - у цих модулях досягнуто приблизно 24,5 % ефективності. Серед інших провідних гравців ринку - американські компанії Swift Solar, Caelux, CubicPV, NREL, а також китайські Trinasolar і Longi, які заявляють про досягнення ефективності 31,1 % і 33,9 % відповідно.

У галузі говорять, що перовскітні панелі, хоч і перебувають на ранішній стадії розвитку, мають потенціал зрушити paradigma сонячної енергетики - зробити її дешевшою, компактнішою й доступнішою для різних сфер застосування.

 Понад 80 підприємств обговорили перспективи та інструменти підтримки галузі