Categories: Articles destacats » Notícies elèctriques interessants
Nombre de visualitzacions: 24277
Comentaris sobre l'article: 1
Panells solars Perovskite
Una substància coneguda pels científics des de fa més de cent anys, només avui, a principis del segle XXI, va resultar ser un material molt prometedor per a la producció de cèl·lules solars econòmiques i econòmiques. Perovskita, o titanat de calci, que es va trobar per primera vegada en forma de mineral pel geòleg alemany Gustav Rosa a les muntanyes Urals, el 1839, i va rebre el nom del comte Lev Alekseevich Perovsky, un gloriós estadista i col·leccionista de minerals, l'heroi de la guerra patriòtica de 1812, va resultar ser el concursant més adequat per a el paper de l’alternativa de silici en la producció de cèl·lules solars.
Com a substància, fins fa poc, el titanat de calci era àmpliament utilitzat només com a dielèctric per als condensadors ceràmics multicapa. I ara estan intentant aplicar-lo per construir panells solars d’alta eficiència, ja que va resultar que aquest material absorbeix perfectament la llum.
Ordinària, llarga tradicional plaques solars de silici a un gruix de 180 micres, absorbeixen tanta llum com la perovskita absorbirà a només un gruix d'1 micre. La perovskita, de la mateixa manera que el silici, és un semiconductor i transfereix la càrrega elèctrica de la mateixa manera sota la influència de la llum, però l’espectre de la llum convertida en electricitat a la perovskita és més ampla que la del silici.
L’estructura de la substància cristal·lina del titanat de calci és idèntica a l’estructura del mineral perovskita, per tant el seu nom és el mateix. I és aquesta substància que avui es troba en un dels llocs més destacats del rànquing de rutes d’optimització de l’energia solar.
El cas és que les plaques solars basades en silici costen una mitjana de 75 cèntims per 1 kW avui dia, i les plaques solars basades en perovskita reduiran el seu cost fins a 10-15 cèntims per 1 kW, és a dir, la tecnologia solar perovskita en 5-7. vegades més barat que el silici tant en la producció de bateries com en el seu funcionament, i la quantitat d’electricitat produïda és la mateixa.
I això malgrat que els analistes de la indústria energètica afirmen que ja amb un cost de 50 cèntims per 1 kW, l’energia solar esdevé competitiva amb els combustibles fòssils. És a dir, la transició a perovskite a escala global reduirà el cost de la producció d’electricitat de vegades, mentre que el procés de producció dels propis panells serà molt senzill.
A molts països s’estan realitzant estudis per avaluar i millorar l’eficiència de les cèl·lules solars basades en perovskita: Martin Green a Austràlia, Michael Gretzel a Suïssa, Henry Saint, Felix Deshler, Leaming Tye als EUA i Sok Sang Il a Corea. Els investigadors declaren per unanimitat el baix cost i l’alta eficiència d’una tecnologia prometedora.
Michael Gretzel argumenta que la seva eficiència del 15% es pot augmentar fàcilment fins al 25% i que les cèl·lules solars econòmiques de l'actualitat disponibles no arriben al 15%. Per primera vegada, el 2009, quan només es parlava de les possibilitats d’utilitzar el perovskite per a l’energia solar, es va obtenir una eficiència del 3,5% i les cèl·lules van ser de curta durada, ja que l’electrolit líquid es va dissoldre perovskita i, tan aviat com els científics van tenir temps de mesurar, la bateria va deixar de funcionar.
No obstant això, al cap de tres anys, l'electròlit líquid va ser substituït per un de sòlid, i les cèl·lules es van tornar més estables, i l'eficiència primer es va duplicar i després es va tornar a duplicar. Diverses capes de substrat elèctric conductor, una de les quals va ser pigmentada, van solucionar el problema i van obrir la perspectiva. Els passos per millorar l’eficiència no s’aturen fins als nostres dies, els científics utilitzen, entre altres coses, mètodes d’optimització estàndard que servien per millorar els precursors del silici.
Michael Gretzel està segur que el 25% d’eficiència suposarà una revolució en l’energia solar.Un professor d’Austràlia, Martin Green, un dels pioners de la investigació, afirma que les bateries sense silici són tan senzilles de fabricar i eficients d’operar que definitivament hi ha confiança que el futur de les plaques solars a Perovskite sigui brillant, perquè les estimacions preliminars ja preveuen una reducció enorme del preu - a 7. vegades.
Un grup d’investigadors de Corea, liderat per Sok Sang Il, va desenvolupar la seva pròpia fórmula barrejant bromur d’amoni de plom amb iodur de formamidina de plom, els científics van aconseguir una estructura tan perovskita que van establir una eficiència rècord del 17,9%. L'ús de la barreja permetrà imprimir cèl·lules solars i es reduirà encara més el seu cost. El problema continua: el material es dissol en aigua, a més, la mida de les cèl·lules de les proves no va superar els 10 mm quadrats, de manera que la investigació continua.
El procés de fabricació de cèl·lules solars de perovskita sembla fàcil per als investigadors. El líquid simplement es ruixa a la superfície o s’aplica en forma de vapor, molt senzill d’implementar tecnològicament. S’apliquen diverses capes de materials sobre paper metàl·lic o vidre, un dels quals és la perovskita.
Aquí es necessiten altres materials per facilitar el moviment d'electrons dins de l'element. El procés de fabricació és proper a l’ideal. El físic de la Universitat d'Oxford, Henry Saint, que treballa en el desenvolupament de cèl·lules perovskites als Estats Units, confia que les capes del panell solar s'apliquen amb tanta facilitat com amb una pintura regular a una superfície.
Malgrat les perspectives emergents, els científics es van dividir en dos camps. Els primers defensen la millora de les bateries de silici que ja han estat tradicionals, mentre que les altres defensen la creació de noves completament més eficients. Així doncs, Martin Green creu que la perovskita es pot utilitzar com a addició a les bateries de silici combinant el silici amb la perovskita, i reduir així el cost d’un watt d’electricitat produït sense pèrdues importants per a la indústria del silici. Per contra, Michael Gretzel està convençut que les novetats són importants i que el cost d’augmentar l’eficiència de les noves fotocèl·lules es pagarà moltes vegades.
Moltes empreses ja estan treballant en la implementació comercial del producte, ja que tot i que les possibilitats de la perovskita tot just comença a concretar-se, els principals experts en el camp de l’energia solar ja han dirigit l’atenció cap al futur. Les empreses australianes i turques van abordar conjuntament la comercialització de plaques solars perovskites i, segons les previsions, el 2018 seran presentades al mercat mundial.
Tot i l’optimisme d’algunes empreses, l’experiència demostra que normalment es necessita deu anys perquè una nova tecnologia passi del laboratori al mercat i, durant aquest temps, les bateries de silici poden superar la perovskita. Gretzel, per cert, està venent una llicència per a noves tecnologies a les empreses que pretenen seguir la manera tradicional del silici.
La competència al mercat d’energia solar també és elevada i tots els nous jugadors s’enfronten. El cost dels panells de silici es redueix i, segons alguns analistes, pot caure fins a 25 centaus per 1 kW, cosa que priva completament els avantatges de la tecnologia perovskita.
La presència d'una petita quantitat de plom al pigment, que és tòxic, continua sent un problema. S’acosten estudis experimentals que revelaran com és la perovskita tòxica. Val la pena prestar atenció a l’eliminació de les bateries usades, com és el cas de les bateries d’arrencada per al cotxe. Però en principi es pot fer servir estany o alguna cosa similar en lloc de plom.
Mentrestant, investigadors d'Ohio, dirigits per Leaming Dai, es van plantejar electrificar cotxes elèctrics mitjançant panells solars perovskites. Van desenvolupar la combinació més beneficiosa de plaques solars amb bateries de cotxes elèctrics que mai.
En connectar quatre bateries de perovskita a una bateria de liti, els científics van aconseguir una eficiència del 7,8% en la configuració més eficaç fins a la data, que va superar les solucions anteriors per combinar les cèl·lules solars amb supercondensadors i bateries.
Els panells multicapa han augmentat la densitat i l'estabilitat de l'energia rebuda del sol. Les proves han demostrat que tres capes de perovskita es transformen, si es vol, en una pel·lícula. Amb una superfície unicel·lular de no més de 10 mm quadrats, els investigadors van aconseguir una eficiència del 12,65% d’un convertidor de mida moneda, però tenint en compte la conversió i l’emmagatzematge d’energia, l’eficiència va ser del 7,8% en mode cíclic.
Segons aquests desenvolupadors, aquests sistemes podran carregar automòbils només elèctrics, sinó que també s’instal·laran en forma de pel·lícula flexible a les carrosseries. La tecnologia sembla ideal per a vehicles elèctrics.
Notable és la capacitat de reemissió del perovskite. Un científic de la Universitat de Cambridge, Felix Deschler, va descobrir que la perovskita té una propietat única. Quan la llum entra al material, l’energia del fotó no es converteix només en electricitat, una part de la càrrega es torna a convertir en fotons.
Si el panell pot reutilitzar aquests fotons, l’energia recopilada serà encara més gran. El grup de Deshler va realitzar un experiment en el qual el feix làser es va concentrar en una secció de perovskita de 0,5 micres de gruix i es va tornar a emetre llum en un altre lloc de la mostra. El silici, per exemple, no té la capacitat de transferir energia dins d'ella i emetre-la de nou.
Així, les perspectives de perovskite són enormes, i qui sap, pot ser que sigui aproximadament quan cada casa i cada cotxe estarà equipat amb bateries de perovskita, ja que resultarà econòmicament poc rendible i no convé contaminar el medi ambient amb productes de combustió de combustibles fòssils.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: