Ці нові рекордні сонячні панелі виробляють на 60 відсотків більше електроенергії

ЦЯ СТАТТЯ Є перевидано з Розмова під a Ліцензія Creative Commons.

Сонячні батареї, встановлені на дахах і великих енергетичних фермах, стали звичним явищем у багатьох країнах світу. Навіть у сірій і дощовій Великобританії сонячна енергія стає важливим фактором у виробництві електроенергії.

Цьому зростанню сонячної енергії сприяють дві ключові події. По-перше, вчені, інженери та працівники промисловості навчаються будувати мільярди сонячних панелей. Кожен етап виробництва ретельно оптимізований, щоб виробляти їх дуже дешево. По-друге, і більш важливо, це невпинне підвищення ефективності перетворення електроенергії панелей — показник того, скільки сонячного світла можна перетворити на електрику.

Чим вище ККД сонячних батарей, тим дешевша електроенергія. Це може змусити вас задуматися: наскільки ефективною буде сонячна енергія? І чи вплине це на наші рахунки за електроенергію?

Комерційно доступні сонячні панелі сьогодні перетворюють близько 20-22 відсотків сонячного світла в електрику. Однак нове дослідження, опубліковане в Nature, показало, що майбутні сонячні панелі можуть досягти ефективності до 34 відсотків завдяки використанню нової технології під назвою подвійні сонячні елементи. Дослідження демонструють рекордну ефективність перетворення електроенергії для подвійних сонячних батарей.

Що таке тандемні сонячні батареї?

Традиційні сонячні батареї виготовляються з одного матеріалу, який поглинає сонячне світло. В даний час майже всі сонячні батареї виготовлені з кремнію — того самого матеріалу, який є ядром мікрочіпів. Хоча кремній є зрілим і надійним матеріалом, його ефективність обмежена приблизно 29 відсотками.

Щоб подолати цю межу, вчені звернулися до подвійних сонячних елементів, які складають два сонячні матеріали один на одного, щоб захопити більше енергії сонця.

У новій статті Nature команда дослідників енергетичного гіганта LONGi повідомила про новий подвійний сонячний елемент, який поєднує кремній і перовскіт. Завдяки покращеному збору сонячного світла новий перовскіт-кремнієвий масив досяг світового рекорду ефективності 33,89%.

Відкриті менше двох десятиліть тому, перовскітові сонячні матеріали стали ідеальним доповненням до усталеної кремнієвої технології. Секрет полягає в можливості регулювання поглинання світла. Перовскітні матеріали можуть вловлювати синє світло високої енергії ефективніше, ніж кремній.

Таким чином уникають втрат енергії та підвищують загальну послідовну ефективність. Інші матеріали, які називаються напівпровідниками III-V, також використовувалися в тандемних елементах і досягли більшої ефективності. Проблема полягає в тому, що їх важко і дорого виробляти, тому лише невеликі сонячні батареї можна виготовляти разом із сфокусованим світлом.

Наукове співтовариство докладає величезних зусиль для перовскітних сонячних батарей. Вони підтримували приголомшливі темпи зростання, а ефективність (для однієї клітини в лабораторії) зросла з 14 відсотків до 26 відсотків лише за 10 років. Такі досягнення дозволили включити їх у надвисокоефективні подвійні сонячні батареї, демонструючи шлях до масштабування фотоелектричної технології до трильйонів ват, необхідних світу для звільнення виробництва електроенергії від вуглецю.

Вартість сонячної електроенергії

Нові рекордні тандемні елементи можуть вловлювати додаткові 60 відсотків сонячної енергії. Це означає, що для виробництва тієї ж енергії потрібно менше панелей, зменшуючи витрати на установку та землю (або площу даху), необхідну для сонячних електростанцій.

Це також означає, що оператори електростанцій вироблятимуть сонячну енергію з більшим прибутком. Однак через те, як у Великобританії встановлюються ціни на електроенергію, споживачі можуть ніколи не помітити різниці в своїх рахунках за електроенергію. Справжня різниця виникає, коли ви розглядаєте сонячні установки на даху, де площа обмежена, і простір потрібно використовувати ефективно.