Ar atėjo PV 3.0 era?

Remiantis skaičiavimais, vienos valandos saulės spinduliuotės žemėje pakanka energijos, kad pasaulis būtų aprūpintas ištisus metus. Nuo Antrosios pramonės revoliucijos žmonija eksperimentuoja, kaip panaudoti saulės energiją. 1839 m. prancūzų fizikai atrado fotovoltinį efektą; 1876 ​​m. Didžiosios Britanijos mokslininkai atrado, kad elektrą galima generuoti saulės šviesai šviečiant ant seleno puslaidininkio; ir 1893 m. amerikiečių inžinieriai pagamino pirmąjį pasaulyje saulės elementą, kuris, nors ir buvo tik 1 procentas efektyvus, buvo šuolis į priekį.

Edmondas Becquerelis, pirmasis prancūzų fizikas, atradęs fotovoltinį efektą

Šiandien, praėjus daugiau nei šimtmečiui nuo saulės elementų įvedimo, vidutinis komercinių saulės elementų konversijos efektyvumas vis dar yra žemas, o sudėtingas ir brangus gamybos procesas iš esmės apribojo jų pritaikymą įvairiose srityse. Laimei, pastaraisiais metais įvyko daug teigiamų pokyčių fotovoltinės energijos srityje, o naujos kartos saulės elementų efektyvumo lūžis įvyko, o mokslininkai tvirtai tiki, kad fotovoltinės 3 eros.0 atėjo.

Įprasta silicio pagrindu pagaminta saulės baterija yra P tipo ir N tipo puslaidininkinė medžiaga, sujungta į PN sandūrą, kuri, kai saulės šviesa patenka į skydą, sudaro skylės ir elektronų porą, o grandinė įjungiama elektros srovei gaminti. Šiuo metu 90 procentų visų saulės baterijų yra pagamintos iš silicio. Kritiškiausia medžiaga saulės kolektorių gamybai yra silicis, kurio žemėje gausu, tačiau norint pagaminti saulės baterijas, jis turi būti išgrynintas iki 99,9999 ar daugiau procentų grynumo. Tai neišvengiamai lemia, kad visas silicio pagrindu pagamintų saulės baterijų gamybos procesas yra sudėtingas, teršiantis ir brangus. Taigi silicio pagrindu pagamintos saulės baterijos nėra protingas pasirinkimas fotovoltinės energijos gamybai. Atsirado naujos kartos kalcio titano rūdos elementai, kurie ne tik labai padidina konversijos efektyvumą, bet ir yra daug paprastesni ir efektyvesni gaminti bei pakankamai ploni, kad iš pusės butelio kalcio titano rūdos skysčio būtų galima aprūpinti visą namą. , o svarbiausia – gaminti labai pigu!

Taigi, kas yra kalcio titanito saulės baterija?

Kalkogenidu iš tikrųjų turime omenyje bet kurį iš ABX3 junginių, kurių kristalinė struktūra panaši į chalkogenidą, kuris yra plačiai paplitęs visoje žemėje. Kalkogenido saulės baterijos nėra jautrios priemaišoms, o daugiau nei 20 procentų konversijos efektyvumas gali būti pasiektas, kai grynumas yra apie 90 procentų.

Kaip junginį, jo sudėtį galima sureguliuoti taip, kad skirtingiems gaunamos šviesos bangos ilgiams būtų galima sukurti skirtingus chalkogenido sluoksnius, o tai gali žymiai padidinti fotovoltinės energijos konversijos efektyvumą. Priešingai nei silicio pagrindu pagamintos saulės baterijos, chalkogenidas gali turėti kelis PN jungčių sluoksnius, o tai leidžia efektyviai sukrauti chalkogenido plokštes. Teoriškai chalkogenidas gali pasiekti iki 86,8 procentų konversijos efektyvumą, tačiau kuo daugiau sluoksnių bus, tuo didesnės bus gamybos sąnaudos ir neišvengiamai mažesnė komercinė grąža, todėl pagrindinis komercinis veiksnys. Chalkogenido plokštės iš laboratorijos yra sukrauti sluoksnius du kartus, o tai yra tikrasis chalkogenido pardavimo taškas.

Tiesą sakant, mokslininkai su chalkogenidu dirbo daugiau nei dešimtmetį, tačiau dėl jo kristalinės struktūros nestabilumo ir trumpos gyvavimo trukmės esminės pažangos nebuvo pasiekta iki šių metų birželio, kai Prinstono universiteto mokslininkai paskelbė, kad sukūrė pirmasis komerciškai perspektyvus chalkogenido saulės elementas, žymintis svarbų etapą žmogaus tyrime atsinaujinančios energijos srityje. Pasaulio ekonomikos forumas taip pat įvardijo kalcio titano rūdą kaip vieną iš „10 naujų technologijų, kurios pakeis žmogaus gyvenimą“.