В рамках парадигмы энергетической инженерии повышение эффективности может быть напряженным, трудоемким и мучительно медленным процессом. Такое изобретение, как двигатели внутреннего сгорания, показали незначительное повышение эффективности за последнее столетие. Лучшие двигатели сегодня не выходят за рамки 18% коэффициента полезного действия. А ведь период исследований и разработок для этой области длится уже более столетия. И это не смотря на сотни исследовательских институтов и производителей по всему миру. Электростанции, работающие на угле, также достигли своего показательного пика в 44%, несмотря на то, что они используются более двух столетий.
Кристалл перовскита: супер кристалл
В отличие от этого, технология Solar Cell достигла значительных успехов за последние 50 лет. Экономически доступные солнечные панели сегодня имеют КПД, превышающий 30%, что означает, что почти треть энергии света (фотона), падающей на солнечную панель, преобразуется в электричество. И вот, уже появилась новая технология, которая продемонстрировала беспрецедентный прогресс по сравнению с установившимися технологиями в этой категории. Это открытие заинтересовало большинство ведущих исследователей солнечных батарей.
Именно строение кристаллов перовскита вызвали большой ажиотаж в сообществе сторонников солнечной энергии. Сообщалось, что лабораторная эффективность для этого типа клеток уже превысила 19% в течение 5 лет. Следует отметить, что кристаллическим кремниевым ячейкам потребовалось почти 65 лет, чтобы достичь этого уровня.
Это поднимает два уместных вопроса: почему, если кремниевые панели с эффективностью 23% уже продаются на рынке, тогда зачем исследуются другие варианты? Почему ячейки на основе перовскита , вызывают такой шум , несмотря на их более низкую эффективность по сравнению с обычными солнечными панелями которые и так хорошо продаются?
Причина заключается в том, что цены на кремниевые элементы упали более чем в 100 раз по сравнению с их ценой в 1977 году (с 0,74 долл. США / Вт до 76,67 долл. США / Вт), однако их текущая цена по-прежнему делает фотоэлектрические системы недоступными для многих людей, например, в развивающихся странах. Поскольку кремний должен иметь чистоту 5 ° С (99,999%), а процесс требует нагревания кремнезема до примерно 1600 ° С, это существенно повышает стоимость солнечных панелей на основе кремния. Перовскитные панели могут быть изготовлены при комнатной температуре.
Такие компании, как Oxford Photovoltaic, уже намекают на то, что панель Pervoskite может появиться на рынке в течение 5 лет. Эти панели смогут обеспечить эффективность, сравнимую, если не большую, чем у кремниевых панелей. Более того, они будут доступны по цене, соответствующей тонкопленочным панелям. Следует отметить, что тонкопленочные панели дешевле кремниевых панелей (почти на 30%), однако их эффективность значительно ниже.
Однако, есть определенные факторы, которые сделали кремний основным элементом в этой области. Во-первых, кремниевые полупроводники используются в электронной промышленности, и поэтому наличие инфраструктуры помогло созданию промышленному производству солнечных панелей. Кремний, используемый в электронике, даже более чист, чем нужен для них (уровень чистоты 7C, то есть чистота 99,9999%). Однако по сравнению с использованием в солнечной панели количество кремния, используемого в электронике, является ничтожно малым. Второй фактор, поддерживающий солнечные элементы на основе кремния, заключается в том, что он является вторым по объему элементом в земной коре.
Процесс разработки кристаллов Первоскита довольно прост и недорог, однако возникает вопрос о его доступности. До сих пор он был найден только в Германии, Швейцарии, Швеции, Италии, США и России. Известно, что его запасы не столь велики как кремния, но может его может быть достаточно, чтобы произвести революцию в области производства солнечных элементов питания.
Были оговорки и относительно долговечности первоскита, а также его устойчивости к воде. На них уже ответили исследователи, которые нашли решения для увеличения срока его эксплуатации. В то время, когда солнечные элементы большинства известных технологий уже достигли пиковых значений, появление элементов Perovskite вдохнуло новый импульс в солнечной промышленности. Тандемные ячейки Pervoskite должны стать следующей важной прорывом в сфере получения возобновляемой энергии и предоставить ценную инвестиционную возможность для финансистов.
Не зря владелец корпорации TESLA смело заявил, что скоро крыша из солнечных панелей будет дешевле обычной кровли.