Ένα βήμα πιο κοντά βρίσκεται η φθηνή ανανεώσιμη ενέργεια με τα ηλιακά πάνελ επόμενης γενιάς

Αυστραλοί επιστήμονες παρήγαγαν για πρώτη φορά μια νέα γενιά πειραματικών ηλιακών κυττάρων που πληρούν τα αυστηρά πρότυπα δοκιμών Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής για θερμότητα και υγρασία.

Ένα σημαντικό βήμα προς την εμπορική βιωσιμότητα κάνουν τα ηλιακά κύτταρα perovskite μετά τα ευρήματα έρευνας που δημοσιεύθηκε στις 21 Μαΐου 2020 στο περιοδικό Science.

Τα συστήματα ηλιακής ενέργειας είναι πλέον διαδεδομένα τόσο στη βιομηχανία όσο και στην οικιακή κατοικία. Τα περισσότερα τρέχοντα συστήματα βασίζονται στο πυρίτιο για να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε χρήσιμη ενέργεια.

Ωστόσο, ο ρυθμός μετατροπής ενέργειας του πυριτίου σε ηλιακούς συλλέκτες πλησιάζει τα φυσικά του όρια. Έτσι, οι επιστήμονες εξερευνούν νέα υλικά που μπορούν να στοιβάζονται πάνω από πυρίτιο για να βελτιώσουν τα ποσοστά μετατροπής ενέργειας. Ένα από τα πιο πολλά υποσχόμενα υλικά μέχρι σήμερα είναι ένας μεταλλικός υπεροβσκίτης αλογονιδίου, ο οποίος μπορεί ακόμη και να ξεπεράσει το πυρίτιο από μόνο του.

«Οι Perovskites είναι μια πολύ ελπιδοφόρα προοπτική για συστήματα ηλιακής ενέργειας», δήλωσε η καθηγήτρια Anita Ho-Baillie, εναρκτήρια πρόεδρος της νανοεπιστήμης John Hooke στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ. «Είναι πολύ φθηνά, 500 φορές πιο λεπτά από το πυρίτιο και επομένως είναι ευέλικτα και εξαιρετικά ελαφριά. Έχουν επίσης τεράστιες ιδιότητες ενεργοποίησης ενέργειας και υψηλά ποσοστά μετατροπής ηλιακής ενέργειας».

Σε πειραματική μορφή, τα τελευταία 10 χρόνια η απόδοση των κυττάρων περοβσκίτη βελτιώθηκε από χαμηλά επίπεδα σε ικανότητα να μετατρέψει το 25,2% της ενέργειας από τον Ήλιο σε ηλεκτρισμό, συγκρίσιμο με τα ποσοστά μετατροπής κυττάρων πυριτίου, τα οποία χρειάστηκαν 40 χρόνια για να επιτευχθεί.

Ωστόσο, τα μη προστατευμένα κύτταρα perovskite δεν έχουν την ανθεκτικότητα των κυττάρων με βάση το πυρίτιο, επομένως δεν είναι ακόμη εμπορικά βιώσιμα.

«Τα κύτταρα Perovskite θα πρέπει να συσσωρεύονται με τα τρέχοντα εμπορικά πρότυπα. Αυτό είναι τόσο συναρπαστικό για την έρευνά μας. Έχουμε δείξει ότι μπορούμε να βελτιώσουμε δραστικά τη θερμική τους σταθερότητα», δήλωσε η καθηγητής Ho-Baillie.

Οι επιστήμονες το έκαναν καταστέλλοντας την αποσύνθεση των κυττάρων περοβσκίτη χρησιμοποιώντας μια απλή, χαμηλού κόστους κουβέρτα πολυμερούς-γυαλιού.

Η εργασία διευθύνθηκε από την καθηγητή Ho-Baillie που εντάχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Sydney Nano Institute. Ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Lei Shi διεξήγαγε το πειραματικό έργο στην ερευνητική ομάδα της Ho-Baillie στη Σχολή Μηχανικών Φωτοβολταϊκών και Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, όπου η καθηγητής Ho-Baillie παραμένει αναπληρωτής καθηγητής.

Υπό συνεχή έκθεση στον Ήλιο και σε άλλα στοιχεία, τα ηλιακά πάνελ βιώνουν ακραίες θερμοκρασίες και υγρασία. Πειράματα έχουν δείξει ότι κάτω από τέτοιο στρες, τα μη προστατευμένα κύτταρα περοβσκίτη καθίστανται ασταθή, απελευθερώνοντας αέριο από τις δομές τους.

«Η κατανόηση αυτής της διαδικασίας, που ονομάζεται «outgassing», αποτελεί κεντρικό μέρος της δουλειάς μας για την ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας και τη βελτίωση της ανθεκτικότητάς της», δήλωσε η καθηγητής Ho-Baillie.

«Πάντα με ενδιέφερε να διερευνήσω πώς θα μπορούσαν να ενσωματωθούν ηλιακά κύτταρα υπεροβσκίτη σε θερμομονωτικά παράθυρα, όπως υαλοπίνακες κενού. Πρέπει λοιπόν να γνωρίζουμε τις ιδιότητες αυτών των υλικών».

Ένα βήμα πιο κοντά βρίσκεται η φθηνή ανανεώσιμη ενέργεια με τα ηλιακά πάνελ επόμενης γενιάς
Η καθηγητής Anita Ho-Baillie με ένα προηγμένο πρωτότυπο ηλιακό κύτταρο περοβσκίτη. © UNSW

Λύση χαμηλού κόστους

Για πρώτη φορά, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε αέρια χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας (GC-MS) για να αναγνωρίσει τα πτητικά προϊόντα και τις οδούς αποσύνθεσης των υβριδικών υπεροβσκιτών θερμικής πίεσης που χρησιμοποιούνται συνήθως σε κύτταρα υψηλής απόδοσης. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, διαπίστωσαν ότι μια στοίβα από πολυμερές γυαλί χαμηλού κόστους με στεγανό σφράγισμα ήταν αποτελεσματική στην καταστολή της «υπεροχής» του περοβσκίτη, της διαδικασίας που οδηγεί στην αποσύνθεσή του.

«Ένα άλλο συναρπαστικό αποτέλεσμα της έρευνάς μας είναι ότι είμαστε σε θέση να σταθεροποιήσουμε τα κύτταρα perovskite υπό τις σκληρές τυπικές συνθήκες περιβαλλοντικής δοκιμής της Διεθνούς Ηλεκτροτεχνικής Επιτροπής. Όχι μόνο πέρασαν τα κελιά θερμικής δοκιμής κύκλου, αλλά υπερέβησαν τις απαιτητικές απαιτήσεις των δοκιμών υγρής θερμότητας και ψύξης υγρασίας», δήλωσε ο καθηγητής Ho-Baillie.

Αυτές οι δοκιμές βοηθούν στον προσδιορισμό εάν οι μονάδες ηλιακών κυψελών μπορούν να αντέξουν τις επιπτώσεις των εξωτερικών συνθηκών λειτουργίας εκθέτοντάς τις σε επαναλαμβανόμενο κύκλο θερμοκρασίας μεταξύ -40 και 85 μοιρών, καθώς και έκθεση σε 85% σχετική υγρασία.

Συγκεκριμένα, τα ηλιακά κύτταρα υπεροβσκίτη επέζησαν περισσότερο από 1.800 ώρες από τη δοκιμή IEC “Damp Heat” και 75 κύκλους δοκιμής “Υγρασία παγώματος”, υπερβαίνοντας την απαίτηση του προτύπου IEC61215: 2016 για πρώτη φορά.

«Αναμένουμε ότι αυτό το έργο θα συμβάλει στην πρόοδο για τη σταθεροποίηση των ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη, αυξάνοντας τις προοπτικές εμπορευματοποίησης», δήλωσε η καθηγητής Ho-Baillie.

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από την Αυστραλιανή Κυβέρνηση μέσω του Οργανισμού Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας της Αυστραλίας (ARENA).

Πηγή: scitechdaily.com

Δημοσιεύθηκε από: freshmag

karolkarolkarol

Πρόσφατα Άρθρα

Έχεις airBNB; δες τι πρέπει να κάνεις για να αποφύγεις φορολόγηση μέχρι και το 100%

Πως μπορούν οι δανειολήπτες να σώσουν την Α κατοικία. Μέχρι τις 30 Σεπτεμβρίου οι αιτήσεις στο πρόγραμμα γέφυρα.

Γράφει η Μαρία Δαλκίτση Οικονομολόγος ΑΠΘ Λογίστρια Ά Τάξης Νόμο του Κράτους αποτελεί πλέον η δυνατότητα επιδότησης δόσης δανείων με...

Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων. Το Παρόν και το μέλλον τους σε μία συζήτηση με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη

Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων. Το Παρόν και το μέλλον τους σε μία συζήτηση με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη

Έχουμε την χαρά να συνομιλήσουμε με τον πρόεδρο της ΔΗΜΩΦΕΛΕΙΑ κ. Τάκη Αγγελίδη για το Πηλοθεραπευτήριο Κρηνίδων, το παρελθόν του,...