Organik güneş pillerinin atılımı silikonun yerini alabilir ve büyük ölçekte kurulabilir mi?
Önümüzdeki 50 ila 100 yıl içinde enerji altyapısını dört gözle beklemek ilginç, hangi teknolojiler en maliyetli olacak? En verimli karbon emisyonları? Elbette, bu kendi kendini gerçekleştiren bir kehanet olabilir - uygulanabilir teknolojinin yatırım ve geliştirme teknolojisi olacağına inanıyoruz. Bu yüzden mümkün olan her seçeneği geliştirerek bahislerimizi korumamız gerektiğini düşünüyorum. Nükleer fisyon Uygun maliyetli olabilir mi? Nükleer füzyon Gerçek olacak mı? Güneş enerjisi verimliliği Ne kadar uzun? Ve hangi şebeke depolama yöntemi en etkilidir? Yine de, güneş enerjisinin enerji altyapımızda artan bir rol oynayacağının açık olduğunu düşünüyorum.
2018 itibariyle, güneş enerjisi ABD enerji üretiminin yalnızca% 1,6'sını oluşturuyordu, ancak hızla büyüyor. Şu anda kullanılıyor Çoğu güneş paneli silikon tabanlıdır nın-nin. Daha ucuz ve daha verimli hale geliyorlar ve çoğu alanda uygun maliyetli çizgiyi aştılar ve on yıl içinde her yerde uygun maliyetli olacaklar. Tabii ki, güneş enerjisi bir Aralıklı enerji , Talep üzerine değil. Şimdi, çok az penetrasyonla, temelde, kullandığınızdan daha fazlasını ürettiğinizde ızgarayı, şebekeye aküden harcanan enerji olarak kullanabilir ve ürettiğinizden daha fazlasına ihtiyacınız olduğunda şebekeden enerji alabilirsiniz.
Güneş enerjisi kullanan müşterilerin ürettikleri fazla enerji için yeterli krediye sahip olmalarını sağlamak için net ölçüm yönteminin bu kadar önemli olmasının nedeni budur. Bu strateji, biz % 20 penetrasyon elde edin . Daha sonra, karışımda daha yüksek bir güneş enerjisi seviyesi elde etmek için depolama gerekli olacaktır. Depolama, tıpkı evdeki bir elektrik duvarı gibi bağımsız olabilir. Ayrıca, elektrik şirketinin kendisi tarafından işletilen büyük ölçekli bir şebeke deposu olabilir. Muhtemelen gelecekte ikisine birden sahip olacağız. Bence depolama için tam olarak yapacağımız şey açık bir teknik sorun. Aynı zamanda, güneş fotovoltaik hücre teknolojisinin sürekli ilerlemesi, güneş enerjisi kullanımını artıracaktır. Üç ana rakip:
İlk: Evet Silikon esaslı Sert (wafer bazlı) güneş pilleri. Bu tür ürünler kullanıma sunulmuştur (güneş enerjisi piyasasının yaklaşık% 95'ini oluşturur) ve her yıl düzenli olarak artmaktadır. Bu teknoloji aynı zamanda artan seri üretimden de yararlanacaktır.
İkinci tür: İnce film optoelektronik, çeşitli malzemeler kullanıyor, ancak şu anda pazarın yalnızca yaklaşık% 5'ini oluşturuyor. Ancak, bir Perovskit Potansiyel olarak ortaya çıkan bir teknoloji olarak perovskite, mükemmel güneş pilleri ve hatta pil performansı ile zengin bir malzeme sınıfıdır. Perovskite ince film güneş panelleri, silikon levhalara göre daha ucuz, daha ince ve daha verimlidir. Ancak, ölümcül bir kusur var - istikrarsızlar. Zamanla hızla ayrışırlar. Perovskite güneş araştırmasının odak noktası, çok fazla faydadan ödün vermeden onu kararlı hale getirmenin yollarını bulmaktır; bu, diğer teknolojiler onu eski hale getirene kadar keşfedilemeyebilir.
Üçüncü tür: Aynı zamanda haberlerin odak noktası mı? Organik güneş pili teknolojisi . Bunlar organik polimerlerden yapılmıştır, bu nedenle nadir veya değerli malzemeler olmadan bol miktarda malzeme de kullanılır. Organik güneş pillerinin iki sınırlaması vardır, biri şu anda ölümcül, diğeri değildir. Daha az ölümcül olan sınırlama verimliliktir ve verimlilikleri şu anda piyasada bulunan silikon güneş pillerinin sadece yarısı kadardır.
Ticari silikon güneş pillerinin verimliliği% 17-20 arasındadır ve prototip hücrelerin verimliliği% 26'ya ulaşmıştır. Bu, silikon hücrelerin teorik sınırının% 29'una yakındır (" Shock-Quessel sınırı "). Yakında% 29'a yakın bir verime sahip ticari silikon güneş pillerine sahip olacağız. Bu, sıradan bir evin çatıdaki güneş enerjisiyle% 100'den fazla elektrik üretmesi için yeterli. Perovskitin teorik sınırı% 31, ki bu biraz daha yüksek. Pahalı yabancı malzemeler kullanarak, % 44 verimli güneş pili geliştirdi Ama bu Muhtemelen asla Ticari kullanım içindir (ancak uydu ve benzeri uygulamalar için uygundur). Bu arada, bu sınırlamayı aşmanın birden çok bağlantı ve kuantum noktaları ve diğer gelişen teknolojileri kullanmak gibi birçok yolu var. Asıl sorunlar her zaman maliyet etkinliği ve ölçeklenebilirliktir.
Şu anda, Organik güneş pillerinin verimliliği yaklaşık% 11'dir . Ancak, sadece 15 yıl önce, silikon güneş pilleri hala oradaydı. Bu sayı düşüktür, ancak ölümcül değildir. Organik güneş pillerinin avantajları bu dezavantajı gidermek için yeterlidir. Organik güneş pilleri ince, esnek, ucuz ve toplu üretimi ve kurulumu kolaydır. Çoğu durumda, güneş enerjisi tesisatı Verimlilik sadece yarısı, ancak fiyat sadece dörtte biri makul . Esneklik ve şeffaf hale getirme yeteneği de olası uygulamaları artırır. Böylece daha fazla evi organik güneş enerjisi ile kaplayabilir ve daha düşük verimliliği daha düşük bir genel fiyatla telafi edebilirsiniz. Bunların hepsi iyidir ve organik güneş enerjisinin verimliliği arttıkça, giderek daha uygun maliyetli hale gelecektir.
Bu nedenlerden dolayı, Organik güneş enerjisi, gelecekte nihai güneş enerjisi olabilir . Bununla birlikte, hala üstesinden gelinmesi gereken ölümcül bir kusur var ve organik güneş enerjisi de istikrarsız. Yüzey genellikle havadaki oksijen ve nem ile reaksiyona girer ve verimini kaybederek ayrışır. Şeffaf bir dolgu macunu ile kaplanabilir, ancak bu, maliyeti artıracak, pili kalınlaştıracak ve esnekliği azaltabilir. Yani bazı faydalardan ödün vermek veya ana problemini organik olarak çözmek ve sonra temelde silikona yakın bir şey, ancak verimliliğin yarısı. Bu sonunda görmemize izin verdi Yeni araştırma atılımı - Araştırmacılar, organik güneş pillerini hiçbir avantajdan ödün vermeden daha kararlı hale getirmek için bir yöntem geliştirdiler.
Organik güneş pillerinin temel sorunu, Konjuge fulleren türevi fenil-c61-butirik asit metil ester (PCBM) . Bunlar elektron kabul eden moleküllerdir ve oksijen ile reaksiyona girmekten sorumludur. Araştırmacılar, PCBM'leri yüzeyden çekmek için temelde bant, artı basınç ve ısı kullanan bir yöntem geliştirdiler. Bu, PCBM'lerin% 94'ünü ortadan kaldırır ve nemli koşullarda bile organik hücrelerin dayanıklılığını önemli ölçüde artırır. Araştırmacılar ayrıca bunun ölçeklenebilir, uygun maliyetli bir süreç olduğuna inanıyor. Bu, organik güneş pili teknolojisinin refahını artıracak mı? Sonuç çıkarmak için henüz çok erken Araştırmacılar bunu ticarileştirmeye giden bir "yol" olarak adlandırıyorlar, bu yüzden henüz bu noktaya ulaşmamışız gibi görünüyor.
Ancak bu, organik güneş teknolojisini daha uygulanabilir kılan büyük bir gelişmedir. Güneş teknolojisi haberlerini takip ederseniz, bunun gibi haberler her hafta bile tanıdık gelecektir. Bu "buluşlardan" hangisinin başarılı olacağını ve hangilerinin asla ticarileştirilmeyeceğini söylemek zor. Onlar yapar Birlikte teknolojinin istikrarlı ilerlemesine katkıda bulunma eğiliminde . Laboratuvarda okunan birçok teknoloji, başarılı olursa, ticari ürünlerden 10 yıl veya daha uzun süre önce olabilir. Yani gelecek için her zaman belirsiz bir vizyonumuz var. Ancak tüm bu güneş bilimi haberlerinden gelen mesaj, birden fazla seçeneğin olduğu ve teknolojinin sürekli olarak ilerlediği yönünde. Bu ilerlemenin meyvelerini (10 yıl gecikirse) ticari ürünlerde de görüyoruz.
2030 yılına kadar daha ucuz ve daha verimli güneş pillerinin çıkması çok muhtemeldir O zamana kadar ticari olarak mevcut güneş pillerini ve hatta esnek organik güneş pillerini görebiliriz. Gerçek şu ki, Dünya, mevcut uygarlığımızı çalıştırmaya yetecek kadar özgür güneş enerjisi ile yıkanmıştır. . Gelecekte bu enerji kaynaklarını toplamanın enerji altyapımızın önemli bir parçası olmayacağını hayal etmek zor. Sonunda, çoğu ürünün ucuz, ince ve esnek güneş enerjisi toplama malzemeleriyle kaplandığı bir boyuta ulaşabilir. Enerjiyi kullanan herhangi bir şey, en azından ihtiyaçlarını desteklemek için güneşten bedava enerji alacaktır. Elbette bunu başarmak onlarca yıl alacak, ancak bu hedefe istikrarlı bir şekilde ulaşıyoruz.
