ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์

การต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจดำเนินไปอย่างรวดเร็ว แต่ดูเหมือนว่าเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนพลังงานสีเขียวจะถึงขีดจำกัดแล้ววิธีที่ตรงที่สุดในการเปลี่ยนตอนนี้คือการใช้แผงโซลาร์เซลล์ แต่มีเหตุผลอื่นๆ ว่าทำไมพวกเขาถึงเป็นความหวังอันยิ่งใหญ่ของพลังงานหมุนเวียน

ส่วนประกอบหลักของพวกมัน คือ ซิลิกอน เป็นสารที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสองของโลกรองจากออกซิเจนเนื่องจากสามารถติดตั้งแผงในที่ที่ต้องการพลังงานได้ ไม่ว่าจะเป็นที่บ้าน โรงงาน อาคารพาณิชย์ เรือ ยานพาหนะบนท้องถนน ไม่จำเป็นต้องส่งพลังงานข้ามภูมิประเทศและการผลิตจำนวนมากทำให้แผงโซลาร์เซลล์ราคาถูกจนไม่สามารถโต้แย้งได้

ตามรายงานแนวโน้มพลังงานประจำปี 2020 ของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ แผงโซลาร์เซลล์ในบางพื้นที่กำลังผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ที่ถูกที่สุดในประวัติศาสตร์

แม้แต่หมีบั๊กแบบดั้งเดิมนั้น "แล้วเมื่อมืดหรือมีเมฆมากล่ะ"ปัญหาน้อยลงเนื่องจากความก้าวหน้าในการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูล

ก้าวข้ามขีดจำกัดของแสงอาทิตย์

หากคุณคาดหวัง "แต่" นี่คือ: แต่แผงโซลาร์เซลล์ซิลิกอนกำลังถึงขีด จำกัด ในทางปฏิบัติของประสิทธิภาพเนื่องจากกฎฟิสิกส์ที่ค่อนข้างไม่สะดวกบางประการเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนเชิงพาณิชย์มีประสิทธิภาพเพียง 20 เปอร์เซ็นต์ (แม้ว่าจะอยู่ในสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการถึง 28 เปอร์เซ็นต์ ขีดจำกัดในทางปฏิบัติของเซลล์แสงอาทิตย์อยู่ที่ 30 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งหมายความว่าสามารถแปลงพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าได้เพียงหนึ่งในสามเท่านั้น)

ถึงกระนั้น แผงโซลาร์เซลล์จะผลิตพลังงานที่ปราศจากการปล่อยมลพิษมากขึ้นหลายเท่าตลอดอายุการใช้งานมากกว่าที่เคยใช้ในการผลิต

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิกอน/เปรอฟสไกต์

Perovskite: อนาคตของพลังงานหมุนเวียน

เช่นเดียวกับซิลิกอน สารที่เป็นผลึกนี้มีโฟโตแอกทีฟ ซึ่งหมายความว่าเมื่อถูกแสงกระทบ อิเล็กตรอนในโครงสร้างของมันจะตื่นเต้นพอที่จะแยกตัวออกจากอะตอม (การปลดปล่อยอิเล็กตรอนนี้เป็นพื้นฐานของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมด ตั้งแต่แบตเตอรี่ไปจนถึงโรงไฟฟ้านิวเคลียร์) .เนื่องจากกระแสไฟฟ้ามีผล เส้นคองกาของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนที่หลวมจากซิลิกอนหรือเพอร์รอฟสไกต์ถูกนำเข้าสู่เส้นลวด ไฟฟ้าจึงเป็นผลลัพธ์

Perovskite เป็นส่วนผสมของสารละลายเกลืออย่างง่าย ๆ ที่ได้รับความร้อนระหว่าง 100 ถึง 200 องศาเพื่อสร้างคุณสมบัติที่ไวต่อแสง

เช่นเดียวกับหมึก มันสามารถพิมพ์ลงบนพื้นผิว และสามารถงอได้ในแบบที่ซิลิโคนแข็งไม่ใช้งานที่ความหนาน้อยกว่าซิลิกอนถึง 500 เท่า อีกทั้งยังมีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษและสามารถกึ่งโปร่งใสได้อีกด้วยซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ได้กับพื้นผิวทุกประเภท เช่น บนโทรศัพท์และหน้าต่างความตื่นเต้นที่แท้จริงอยู่ที่ศักยภาพการผลิตพลังงานของ perovskite

การเอาชนะความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ perovskite – การเสื่อมสภาพ

อุปกรณ์ perovskite เครื่องแรกในปี 2552 แปลงแสงแดดเพียง 3.8 เปอร์เซ็นต์ให้เป็นไฟฟ้าภายในปี 2020 ประสิทธิภาพอยู่ที่ 25.5 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งใกล้เคียงกับสถิติในห้องปฏิบัติการของซิลิคอนที่ 27.6 เปอร์เซ็นต์มีความรู้สึกว่าประสิทธิภาพจะสูงถึง 30 เปอร์เซ็นต์ในไม่ช้า

หากคุณกำลังคาดหวัง 'แต่' เกี่ยวกับ perovskite มีสองสามอย่างส่วนประกอบของตะแกรงผลึก perovskite คือตะกั่วปริมาณมีน้อย แต่ความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นของตะกั่วหมายความว่าเป็นการพิจารณาปัญหาที่แท้จริงคือ perovskite ที่ไม่มีการป้องกันจะย่อยสลายได้ง่ายด้วยความร้อน ความชื้น และความชื้น ซึ่งแตกต่างจากแผงซิลิกอนที่จำหน่ายเป็นประจำพร้อมการรับประกัน 25 ปี

ซิลิคอนสามารถจัดการกับคลื่นแสงที่มีพลังงานต่ำได้ดีกว่า และ perovskite ทำงานได้ดีกับแสงที่มองเห็นได้ที่มีพลังงานสูงกว่านอกจากนี้ยังสามารถปรับ Perovskite เพื่อดูดซับความยาวคลื่นต่างๆ ของแสงได้ เช่น แดง เขียว น้ำเงินด้วยการจัดเรียงซิลิกอนและ perovskite อย่างระมัดระวัง ซึ่งหมายความว่าแต่ละเซลล์จะเปลี่ยนสเปกตรัมแสงให้เป็นพลังงานมากขึ้น

ตัวเลขนั้นน่าประทับใจ: เลเยอร์เดียวอาจมีประสิทธิภาพ 33 เปอร์เซ็นต์;ซ้อนสองเซลล์ คิดเป็น 45 เปอร์เซ็นต์สามชั้นจะให้ประสิทธิภาพ 51 เปอร์เซ็นต์ตัวเลขเหล่านี้ หากสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ จะปฏิวัติพลังงานหมุนเวียน