เมื่อใดก็ตามที่ฉันบอกคนที่ฉันทำงานกับเซลล์แสงอาทิตย์ฉันถามคำถามสองข้อเดียวกัน: พวกเขาเคยถูกจริง ๆ หรือไม่ และคุณช่วยฉันได้ไหม ในขณะที่คำตอบของคำถามที่สองคือไม่คำตอบของคำถามแรกนั้นเป็นบวกมากขึ้น ทุกปีแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับการลดลงของราคาและการปรับปรุงประสิทธิภาพที่พวกเขาสามารถแปลงแสงเป็นพลังงาน

ในเวลาเดียวกันต้นทุนเชื้อเพลิงฟอสซิลยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเราจะไปถึงจุดที่ต้นทุนทับซ้อนกัน - บางคนแนะนำ สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นแล้ว คำถามไม่ได้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้หรือไม่เนื่องจากเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการผลิตพลังงาน แต่จะเกิดขึ้นเมื่อใด

แม้ว่าสิ่งนี้จะช่วยส่งเสริมอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมหาศาล แต่ความตื่นเต้นที่สำคัญในภาคพลังงานแสงอาทิตย์ในวันนี้ก็คือวัสดุชนิดใหม่ที่เรียกว่า perovskite. เมื่อรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของวัสดุกระแสหลักเข้าด้วยกันมันได้พิสูจน์แล้วว่ามีความยืดหยุ่นอย่างไม่น่าเชื่อจนถึงจุดที่นักวิจัยของมหาวิทยาลัย Sheffield ได้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite เป็นของเหลวแบบสเปรย์ ดังนั้น perovskite คืออะไรและเสียงกระหึ่มรอบตัวคืออะไร?

เซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำปฏิกิริยากับแสงถูกสร้างขึ้นจากสิ่งที่เรียกว่า วัสดุไฟฟ้าโซลาร์เซลล์. เมื่อแสงกระทบกับวัสดุเหล่านี้อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยให้เคลื่อนที่ผ่านวัสดุ ด้วยการออกแบบอย่างระมัดระวังของโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถถูกรวบรวมเข้าสู่กระแสไฟฟ้า นี่คือกระบวนการที่ให้คุณสมบัติที่น่าอัศจรรย์ของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ - แสงอาทิตย์เข้าและออก

ภายในแผงโซลาร์เซลล์

เซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งได้เป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ คือเซลล์สุริยะแบบอนินทรีย์เช่นซิลิคอนหรือ แคดเมียมเทลลูไรด์และขึ้นอยู่กับสารประกอบอินทรีย์เฉพาะเช่น PCDTBT. ทั้งสองมีข้อดีและข้อเสียของตนเอง

วัสดุอนินทรีย์นั้นได้รับการยอมรับในระดับอุตสาหกรรมสามารถแปลงแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า 20% และสร้างแผงโซลาร์เซลล์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 25 ปี ข้อเสียคือวัตถุดิบที่จำเป็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับซิลิคอนอาจมีราคาแพง

เซลล์สุริยะแบบออร์แกนิกขึ้นอยู่กับวัสดุที่มีต้นทุนต่ำและยังสามารถผลิตได้จากสารละลายที่เป็นของเหลวซึ่งทำให้พวกมันผลิตได้เร็วและราคาถูก อย่างไรก็ตามแม้จะอยู่ในระดับห้องปฏิบัติการเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ก็ยังต้องดิ้นรนเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากกว่า 10% สารประกอบอินทรีย์จะค่อยๆสลายตัวภายใต้แสงมากยิ่งขึ้นซึ่งมักจะลดอายุการใช้งานของพาเนลลงตามคำสั่งของเดือนหรือสัปดาห์มากกว่าปี ดังนั้นสารอินทรีย์เหล่านี้จึงไม่ค่อยถูกนำมาใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์เนื่องจากไม่มีใครชอบความคิดที่จะปีนขึ้นไปบนหลังคาเพื่อแทนที่พวกมันทุก ๆ หกเดือน ในอุดมคติเราต้องการเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพและความมั่นคงในระยะยาวของวัสดุอนินทรีย์ด้วยต้นทุนอินทรีย์ต่ำมาก

ใส่ perovskite

ในไม่กี่ปีที่ผ่านมาการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ได้เห็นการเกิดขึ้นของวัสดุชนิดใหม่ที่น่าทึ่งที่รู้จักกันในชื่อ perovskites. นี่คือวัสดุอินทรีย์อนินทรีย์แบบไฮบริดซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีส่วนประกอบอนินทรีย์ติดอยู่ Perovskite หมายถึงโครงสร้างผลึกชนิดพิเศษซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่ธาตุบางชนิด สารประกอบไฮบริดเหล่านี้มีโครงสร้างผลึกนี้ แต่ก็มีการรวมกันที่ซับซ้อนของแอมโมเนียอินทรีย์และกลุ่มเมธิลกับไอโอไดด์ตะกั่วอนินทรีย์หรือโมเลกุลของคลอไรด์ตะกั่ว

เหตุผลสำหรับความตื่นเต้นรอบวัสดุเหล่านี้เป็นอัตราที่ส่ายตรงไปตรงมาที่พวกเขาได้มีการพัฒนา ก่อนหน้านี้เมื่อใดก็ตามที่เป็นวัสดุใหม่ที่ถูกค้นพบมันได้นำบางปี 10 20-ของการวิจัยที่จะไปถึงอัตราประสิทธิภาพของแม้ 10% เซลล์แสงอาทิตย์ perovskite เพียงโผล่ออกมาใน 2012 แต่ได้โอเวอร์คล็อกแล้วแปลง ประสิทธิภาพมากกว่า 19%. อัตราการพัฒนาพองนี้เป็นประวัติการณ์ในการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์

ในฐานะที่เป็นวัสดุไฮบริดรวมทั้งประสิทธิภาพที่ดีเช่นเดียวกับวัสดุอนินทรีย์ perovskites ยังสามารถใช้ประโยชน์จากความสามารถของวัสดุอินทรีย์แสงอาทิตย์เพื่อนำไปใช้เป็นโซลูชั่นของเหลว นี่คือสิ่งที่กลุ่มของศาสตราจารย์ David Lidzey ที่ University of Sheffield ได้ใช้ประโยชน์จากการฉีดพ่น perovskite เป็นสารเคลือบผิวเหลวลงบนวัสดุพื้นผิว สิ่งนี้ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตได้ในปริมาณมากและมีต้นทุนต่ำ

อนาคตของ Perovskites

นี้ไม่ได้หมายความว่าทุกเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตจะขึ้นอยู่กับ perovskites? มันไกลเร็วเกินไปที่จะบอกว่า แม้ว่าพวกเขาจะมีประโยชน์มากมายยังคงมีจำนวนของความท้าทายที่สำคัญที่จะเอาชนะ

มีคำถามบางอย่างเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากเนื้อหานำของวัสดุ (แม้ว่างานจะดำเนินการอย่างต่อเนื่องในการลบข้อกำหนดสำหรับสารตะกั่ว) และการปรับขนาดการผลิตให้เป็นประโยชน์เชิงพาณิชย์ได้อย่างง่ายดาย เช่นเดียวกับเซลล์สุริยะที่มีความเสถียรในระยะยาวและมีความไวต่อความชื้นเป็นพิเศษโดยน้ำไม่กี่หยดสามารถทำลายวัสดุได้อย่างสมบูรณ์

ดังนั้นการสร้างโมดูลแผงโซลาร์เซลล์ perovskite ที่สามารถอยู่รอดได้เป็นเวลาหลายสิบปีนอกบ้านจึงเป็นเรื่องที่น่าจะเป็นไปได้ แต่สิ่งที่แน่ชัดก็คือศักยภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite นั้นส่ายและถ้าสัญญาของวัสดุนั้นสามารถรับรู้ได้มันก็สามารถปฏิวัติศักยภาพของพลังงานแสงอาทิตย์

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา.
อ่าน บทความต้นฉบับ.

เกี่ยวกับผู้เขียน

Jon Major เป็นนักวิจัยที่ University of Liverpool ความสนใจในงานวิจัยของเขา ได้แก่ ฟิล์มบาง เซลล์แสงอาทิตย์ เซมิคอนดักเตอร์ และตัวนำโปร่งใส

คำชี้แจงการเปิดเผยข้อมูล: จอนเมเจอร์ร่วมงานกับสมาคมวิจัย 'supersolar' แห่งชาติของ SUPERGEN

หนังสือแนะนำ:

Green Wizardry: การอนุรักษ์พลังงานแสงอาทิตย์การทำสวนออร์แกนิกและทักษะเชิงปฏิบัติอื่น ๆ จากชุดเครื่องมือเทคโนโลยีที่เหมาะสม - โดย John Michael เกรียร์

ในสมัยโบราณพ่อมดเป็นนักปราชญ์อิสระที่มีหุ้นหลักในการค้าขายเป็นคำแนะนำที่ดีได้รับการสนับสนุนโดยการศึกษาอย่างละเอียดในด้านการเกษตรการเดินเรือวิทยาศาสตร์ทางการเมืองและการทหารภาษาการพาณิชย์คณิตศาสตร์คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ หนังสือเล่มนี้เป็นหนังสือที่ต้องอ่านสำหรับทุกคนที่มีความกังวลเกี่ยวกับการลดการพึ่งพาระบบอุตสาหกรรมที่มากเกินไปและในโลกที่มีการขาดแคลนพลังงานอย่างรุนแรงและปัญหาทางเศรษฐกิจทำให้ชีวิตมีความเจ็บปวดน้อยลงและน่าอยู่มากขึ้น จากแนวคิดพื้นฐานของนิเวศวิทยาไปจนถึงเทคนิคการปฏิบัติมากมาย Green Wizardry เป็นคู่มือที่ครอบคลุมสำหรับการฝึกอบรมตัวช่วยสร้างในปัจจุบัน

คลิกที่นี่ สอบถามข้อมูลเพิ่มเติม และ/หรือ สั่งซื้อหนังสือเล่มนี้