Ключевые выводы
- Исследователи в Австралии разработали специальный полупрозрачный солнечный элемент.
- Он немного менее эффективен, чем традиционные солнечные панели, но пропускает достаточно света, чтобы его можно было использовать в качестве окна.
- Исследователи хотят установить эти полупрозрачные окна, вырабатывающие электричество, в небоскребах, в которых обычно нет места на крыше для традиционных солнечных панелей.
Исследователи разработали инновационное решение, позволяющее превратить городские бельмо на глазу в генераторы экологически чистой энергии.
Группа австралийских исследователей создала полупрозрачные солнечные батареи, которые, по их мнению, однажды позволят небоскребам генерировать собственную энергию. Прозрачные солнечные элементы сделаны из перовскитовых элементов, которые часто называют будущим солнечных элементов.
«Эта работа является важным шагом вперед на пути к реализации высокоэффективных и стабильных перовскитовых устройств, которые можно использовать в качестве солнечных окон для реализации неиспользованных рыночных возможностей», - профессор Яцек Ясеняк из Департамента материаловедения и инженерии. в Университете Монаша, говорится в пресс-релизе университета.
Подключенная Windows
Кристаллический кремний десятилетиями использовался для изготовления солнечных панелей. Однако исследователи искали альтернативы, в первую очередь из-за дорогостоящего и интенсивного процесса создания солнечных панелей на основе кремния.
Перовскитные солнечные элементы стали многообещающей альтернативой. Перовскит получил свое название за особую кристаллическую структуру. Немецкий ученый Густав Роуз открыл его в 1839 году. Перовскиты легко синтезировать, а их отличительная структура делает их высокоэффективными в качестве фотогальваники (PV) для преобразования солнечного света в энергию.
Опираясь на это, группа исследователей из Центра передового опыта в области экситонов ARC под руководством профессора Ясеняка создала перовскитовые ячейки с эффективностью преобразования 15,5%, пропуская при этом более 20% видимого света. Чтобы представить это в перспективе, кремниевые элементы на крышах обычно имеют КПД около 20 процентов.
В 2020 году та же группа исследователей изготовила полупрозрачные перовскитовые солнечные элементы с эффективностью преобразования энергии 17 процентов и могли пропускать 10 процентов видимого света.
Хотя эффективность преобразования энергии в последних исследованиях на несколько ступеней ниже, чем в предыдущих результатах команды, количество видимого света, которое пропускает новый материал, удвоилось. Исследователи утверждают, что это значительно увеличит их потенциал для использования в широком диапазоне реальных приложений.
«[Полупрозрачные солнечные элементы] привлекли значительное внимание на рынке интегрированных в здания фотоэлектрических систем (BIPV), поскольку они значительно увеличивают доступную площадь поверхности, которую можно использовать для выработки электроэнергии в городской среде», - примечание. исследователи. «Кроме того, они также имеют то преимущество, что уменьшают попадание тепла в здания за счет частичного поглощения и отражения солнечного света».
На один шаг ближе
Еще одним улучшением перовскитных солнечных элементов, созданных в рамках последних исследований, является долговременная стабильность при испытаниях на непрерывное освещение и нагрев, что, по мнению исследователей, имитирует условия, с которыми материал может столкнуться в реальных условиях.
Здания в настоящее время не строятся с учетом энергогенерирующих фасадов.
«Основная научная база работает, и концепция является фантастической, особенно для зданий с огромными стеклянными фасадами и относительно небольшим пространством на крыше, доступным для традиционных кремниевых фотогальванических элементов», - д-р. Джеймс О'Ши, доцент и преподаватель физики. Школа физики и астрономии и Энергетический институт Ноттингемского университета, сообщили Lifewire в электронном письме.
Лэнс Уилер, научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), также в восторге от разработки. «Показатели эффективности и прозрачности перовскитных фотоэлектрических окон продолжают расти и могут привести к реальным последствиям», - сказал Уилер Lifewire по электронной почте.
Однако Уилер указал, что необходимо решить несколько областей в дополнение к эффективности и прозрачности, прежде чем мы увидим повсеместное развертывание этих полупрозрачных фотоэлектрических окон.
Для начала им нужно приобрести эстетически приемлемый цвет. Уилер сказал, что клетки перовскита бывают желтыми, оранжевыми или красными, и должен быть дополнительный слой, чтобы изменить цвет на нейтральные серые или тонкие голубые и зеленые, которые наиболее распространены для окон.
Уилер также признал, что, хотя перовскитные материалы прошли долгий путь с точки зрения долговечности, интегрированные в здания приложения даже более требовательны, чем солнечные панели на крышах или коммунальные предприятия, поскольку отказ и замена являются более дорогостоящими и разрушительными для жильцов.
Доктор. О'Ши предположил, что солнечные элементы на основе перовскита можно использовать в тандеме с традиционным кремнием для создания гибридных элементов с большей эффективностью. Он уверен, что разработка солнечных окон поможет повысить зрелость технологии перовскитных солнечных элементов, что приведет к их более широкому внедрению в ближайшие годы.
«Здания в настоящее время не строятся с учетом фасадов, генерирующих энергию», - отметил Уилер. «Необходимо обучение и изменения в строительной отрасли, прежде чем это произойдет в больших масштабах».
