De strijd tegen klimaatverandering wint misschien aan snelheid, maar het lijkt erop dat siliciumzonnecellen met groene energie hun grenzen bereiken.De meest directe manier om de conversie op dit moment te maken, is met zonnepanelen, maar er zijn nog andere redenen waarom ze de grote hoop zijn op hernieuwbare energie.
Hun belangrijkste bestanddeel, silicium, is na zuurstof de meest voorkomende stof op aarde.Omdat panelen kunnen worden geplaatst waar de stroom nodig is - in huizen, fabrieken, commerciële gebouwen, schepen, wegvoertuigen - is er minder behoefte om stroom over landschappen te transporteren;en massaproductie betekent dat zonnepanelen nu zo goedkoop zijn dat het economisch gebruik ervan onbetwistbaar wordt.
Volgens het energievooruitzichtenrapport voor 2020 van het Internationaal Energieagentschap produceren zonnepanelen op sommige locaties de goedkoopste commerciële elektriciteit in de geschiedenis.
Zelfs die traditionele insectenbeer "hoe zit het als het donker of bewolkt is?"wordt minder problematisch dankzij transformatieve vooruitgang in opslagtechnologie.
De grenzen van zonne-energie overschrijden
Als je een "maar" verwacht, dan is het hier: maar siliciumzonnepanelen bereiken de praktische grenzen van hun efficiëntie vanwege een aantal nogal ongemakkelijke wetten van de fysica.Commerciële siliciumzonnecellen zijn nu slechts ongeveer 20 procent efficiënt (hoewel tot 28 procent in laboratoriumomgevingen. Hun praktische limiet is 30 procent, wat betekent dat ze slechts ongeveer een derde van de door de zon ontvangen energie in elektriciteit kunnen omzetten).
Toch zal een zonnepaneel tijdens zijn levensduur vele malen meer emissievrije energie produceren dan bij de fabricage is gebruikt.
een silicium/perovskiet zonnecel
Perovskiet: de toekomst van hernieuwbare energiebronnen
Net als silicium is deze kristallijne substantie fotoactief, wat betekent dat wanneer het wordt geraakt door licht, elektronen in zijn structuur voldoende opgewonden raken om van hun atomen te breken (deze vrijmaking van elektronen is de basis van alle elektriciteitsopwekking, van batterijen tot kerncentrales) .Aangezien er elektriciteit is, een conga-lijn van elektronen, wanneer de losse elektronen van silicium of perovskiet in een draad worden gekanaliseerd, is elektriciteit het resultaat.
Perovskiet is een eenvoudig mengsel van zoutoplossingen dat wordt verwarmd tot tussen de 100 en 200 graden om zijn fotoactieve eigenschappen vast te stellen.
Net als inkt kan het op oppervlakken worden geprint en het is buigbaar op een manier die stijf silicium niet is.Omdat het wordt gebruikt met een dikte tot 500 keer minder dan silicium, is het ook superlicht en kan het semi-transparant zijn.Dit betekent dat het op alle soorten oppervlakken kan worden toegepast, zoals op telefoons en ramen.De echte opwinding is echter rond het energieproductiepotentieel van perovskiet.
De grootste uitdaging van perovskiet overwinnen - verslechtering
De eerste perovskietapparaten in 2009 zetten slechts 3,8 procent van het zonlicht om in elektriciteit.Tegen 2020 was de efficiëntie 25,5 procent, dicht bij het laboratoriumrecord van silicium van 27,6 procent.Er is een gevoel dat de efficiëntie binnenkort 30 procent kan bereiken.
Als je een 'maar' verwacht over perovskiet, dan is er een paar.Een bestanddeel van het perovskiet kristalrooster is lood.De hoeveelheid is klein, maar de potentiële toxiciteit van lood betekent dat het een overweging is.Het echte probleem is dat onbeschermde perovskiet gemakkelijk degradeert door hitte, vocht en vochtigheid, in tegenstelling tot siliconenpanelen die routinematig worden verkocht met 25 jaar garantie.
Silicium kan beter omgaan met lichtgolven met een lage energie, en perovskiet werkt goed met zichtbaar licht met een hogere energie.Perovskiet kan ook worden afgestemd om verschillende golflengten van licht te absorberen - rood, groen, blauw.Met een zorgvuldige afstemming van silicium en perovskiet betekent dit dat elke cel meer van het lichtspectrum in energie zal omzetten.
De cijfers zijn indrukwekkend: een enkele laag kan 33 procent efficiënt zijn;stapel twee cellen, het is 45 procent;drie lagen zouden een efficiëntie van 51 procent opleveren.Dit soort cijfers, als ze commercieel kunnen worden gerealiseerd, zouden een revolutie teweegbrengen in hernieuwbare energie.
Posttijd: 12 aug-2021