ТОП-7 технологий, которые сделают солнечные панели популярнее: перовскит, органика, керамика

Солнечные панели становятся все более популярными в Украине на фоне обстрелов ВС РФ энергетической инфраструктуры. Украинцы повсеместно устанавливают солнечные электростанции (СЭС) не только в частных, но и во многоэтажных домах, а также интересуются развитием фотоэлектрических технологий. О том, чего достигли ученые в этой сфере, расскажет Фокус.

Согласно данным Министерстве энергетики Украины, совокупная мощность СЭС в стране в 2024 году достигла 7,3 ГВт и составляет 90% общей мощности всех объектов, генерирующих экологически чистую энергию. Правительство Украины планирует увеличить этот показатель до 13,5 тыс. ГВт*ч к 2030 году, кредитуя население и бизнес, чтобы помочь перейти на альтернативные источники энергии.

Однако не только кредиты и желание быть энергонезависимыми побуждают украинцев использовать СЭС. Привлекает их и возможность сэкономить на счетах за электричество и даже заработать на этом, продавая государству излишки электроэнергии по "зеленому" тарифу. Также солнечные батареи просты в обслуживании и могут окупиться за 7-10 лет, а проработать способны более 30 лет. Так, издание PV-magazine сообщало, что фотоэлементы, установленные французской ассоциацией Hespul в 1992 году, до сих пор исправны и выдают в среднем 79% от первоначальной мощности.

Но солнечная энергетика не стоит на месте. Ученые продолжают искать альтернативные материалы и технологии, чтобы повысить КПД батарей до 30% и более. Далее мы поговорим о новинках, которые скоро, возможно, появятся на мировом рынке и смогут заинтересовать пользователей из Украины.

Керамическая батарея

В ETH Zurich, пишет Еcoticias, создали солнечную панель на основе керамики. Она оказалась в 1000 раз лучше кремниевых аналогов, используемых повсеместно сегодня. Керамика с особой наноструктурой высоким коэффициентом поглощения света и высокой проводимостью, которая лучше, чем у перовскита и кремния, насыщена наночастицами оксида алюминия и перовскита. Оба эти материала хорошо поглощают свет, и потому работают на повышение КПД устройства.

Самые тонкие в мире солнечные батареи

В китайском Университете науки и технологий Цзянсу разработали ультратонкие кремниевые фотоэлементы. СМИ Еcoticias сообщает, что эти многослойные устройства толщиной 50 микрометров (тоньше листа бумаги) настолько гибкие, что скатываются в трубочку, они не боятся влаги и экстремальных температур. Благодаря таким характеристикам их можно применить для разных приложений — БПЛА, мелкая электроника, спутники и пр. Интересно, что КПД составляет аж 26%, а все благодаря миграции и разделению зарядов в тонких ячейках.

Фотоэлементы, работающие ночью

В Стэнфордском университете нашли способ заставить солнечные панели собирать энергию светила ночью. Еcoticias пишет, что этого достигли благодаря использованию термоэлектрического генератора. Он преобразовывал изменения температуры в электричество и работал в качестве посредника между фотоэлементами и воздухом, вырабатывая ток. В ходе эксперимента генератор выработал только 1% от тока, генерируемого солнечной батареей в светлое время суток, однако ночью этот показатель достиг 40%.

Солнечные батареи с особым красителем

В немецком Вюрцбургскогом университете повысили эффективность батарей за счет поглощения ими света во всем видимом диапазоне, сообщал TechSpot. Ученые применили 4 красителя, которые позволили панелям улавливать свет в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. При этом эффективность была на высоком уровне. Каждый цветовой слой поглощал свет в ультрафиолетовом, красном, фиолетовом и синем спектрах. Такая солнечная батарея продемонстрировала КПД на уровне 38%.

Прозрачные и гибкие фотоэлектрические элементы

Австралийская организация научных и промышленных исследований (CSIRO) разработала печатные солнечные элементы, которые, к тому же, прозрачные и гибкие, рассказывает Interesting Engineering. Ученые применили метод "печать с рулона на рулон", чтобы наносить кремниевые фотоэлементы на особые пластиковые ленты. Такой способ производства эффективен и быстр. Рулоны солнечных батарей можно будет устанавливать где угодно и делать это самостоятельно — без помощи специалистов, как это делается сейчас. В итоге пользователи смогут сэкономить немалую сумму на установке и обслуживании.

Перовскитные панели с высокими КПД и сроком службы

Перовскит — альтернативный материал, который призван дополнить или заменить кремний в солнечной энергетике. Как пишет Interesting Еngineering, в лаборатории Городского университета Гонконга были созданы перовскитные батареи, эффективность преобразования энергии который составила более 26%. Исследователям удалось решить проблему нестабильности перовскита. В итоге их устройства могут прослужить до 20 лет. Это, конечно, на 10 лет меньше, чем могут кремниевые аналоги, но все же является своего рода прорывом.

Органические жидкие солнечные батареи

Университет Канзаса разработал фотоэлектрические элементы на основе карбона и органики. Как сообщило медиа Advanced Materials, эти элементы производятся в виде жидкого раствора, который можно наносить на любые стены и таким образом здания сами по себе становятся электрогенераторами. Раствор поглощает световые волны конкретных длин, поэтому его можно делать разных цветов, чтобы он работал в разных спектрах. Нефуллереновые акцепторы, добавленные в состав вещества, повысили КПД с 12% до 20%. Обычно возбужденные электроны теряют энергию, направляя ее во вне, но благодаря акцепторам произошел обратный процесс — квантовое поведение изменило направление теплового потока, который в итоге дал возможность нейтральным экситонам получать тепло из окружающей среды и диссоциировать на пару положительных и отрицательных зарядов, которые, в свою очередь, генерировали электрический ток.

Ранее мы писали о том, что ученые создали гибкую солнечную батарею из перовскита с КПД 27%. Перовскитные солнечные элементы, состоящие из слоев материалов, напечатанных или покрытых жидкими чернилами могут быть настроены на реагирование на несколько цветов солнечного спектра.