Neišvaizdi Saulės energetiką krečianti medžiaga

Atei­ties foto­volt­iniai ele­men­tai (FE) bus lanks­tūs, la­bai efek­ty­vūs ir la­bai pi­gūs – jei tik pa­vyks pri­vers­ti juos veik­ti lie­tu­je

Geri dalykai nutinka laukiantiems, ir Tsutomu Miyasaka laukė ilgai. Žinodamas, kad FE gali būti pagamintas, naudojant praktiškai bet kokį pigmentą – kavą, chlorofilą, raudonąjį vyną – Japonijos fizikas bandė įvairiausias spalvotas medžiagas, tikėdamasis rasti rasti pigią ir efektyvią. Tada, vieną 2007 metų balandžio dieną, į Tokijo universiteto laboratoriją įžengė studentas, nešinas neišvaizdžiu mineralu perovskitu.

Pasirodė, tai buvo kažko visiškai neįtikėtino pradžia. Kai Miyasaka paskelbė pirmojo FE, pagaminto iš pervoskito, rezultatus 2009 m., jis iš šviesos energijos konvertuodavo vos 4%. Iki 2012 m., šis skaičius viršijo 10%, medžiaga susidomėjo ir kiti. Komandoms visame pasaulyje tuo užsiėmus, efektyvumas siekia 20%, ir aplenkia daugumą rinkoje esančių FE. „Ši sritis juda labai greitai – visi tuo užsiima,“ sako fizikas Michaelas Johnstonas iš Oxfordo universiteto. Ar tai saulės elementų technologija. kurios visi taip laukė?

Saulė yra praktiškai neribotas švarios energijos šaltinis, per valandą Žemei tiekiantis tiek energijos, kad jos žmonijai pakaktų visiems metams. Dabar FE teikia apie 140 gigavatvalandes (GWh) energijos, arba vos 1 procentą mūsų pasaulinio energijos poreikio. Plačiausiai naudojamiems siliciniams FE nuo jų išradimo penktajame dešimtmetyje prireikė 50 metų, kol jie pasiekė maksimalų maždaug 25% efektyvumą. Plokštės, kurias galite susidėti ant stogo, giedrą dieną pasiekia maždaug 15% efektyvumą, ir gamina elektrą, kurios kaina yra maždaug 50 centų už vatą, dvigubai brangiau, nei įprastinių anglių.

Naujesnės alternatyvos, pavyzdžiui, vario indžio galio selenido (CIGS) ir kadmio telūrido elementai turi savo pranašumų: kadmio telūridas yra pigus, kaip ir silicis, o CIGS gali būti spausdinamas ant lanksčių pavišių. Bet kadangi jų maksimalus efektyvumas yra apie 20 procentų, nei vienas nėra rinkos lyderis. FE rekordininkas jau seniai yra galio arsenidas, saulės energiją į elektrą verčiantis beveik 30% efektyvumu – bet gerokai patuštinantis kišenes.

Miyasaka'os stebuklingoji medžiaga gali viską pakeisti. Perovskitas randamas kaip kalcio titano oksidas visame pasaulyje, gausiausiai – Rusijos Uralo kalnuose, kur jis ir buvo atrastas XIX a. pradžioje. Pavadinimas plačiau naudojamas aprašant komponentų, turinčių panašią struktūrą į šio mineralo, klasę: įsivaizduokite lošimo kauliuką, kurio kiekvienoje sienelėje yra po penketą, kurio kiekvieną tašką sudaro atomas, o pačiame centre – dar vienas atomas. Kristale paprasti būna trys jonų tipai; Miyasaka pirmąjį pavyzdį išaugino iš amoniako, švino ir bromido ar jodido.

©

Pervoskitų kristalinė struktūra

   

Facebook komentarai