В большинстве современных солнечных батарей используются кремниевые фотоэлектрические элементы. Падение цен на них составило 99% за 40 лет, в то время как их эффективность и надежность резко возросли. Тем не менее, инженеры в области солнечной энергетики уже давно признали, что кремний не может преодолеть достигнутый предел производительности, и вели поиск лучшей альтернативы.
Перовскит — это довольно редко встречающийся в природе минерал титанат кальция. Прошло всего девять лет с тех пор, как ученые доказали, что кристаллы, основанные на структуре титаната кальция и легированные небольшим количеством металлов, могут преобразовывать солнечную энергию в электричество. За это время их эффективность повысилась быстрее, чем у любой конкурирующей солнечной технологии. Кроме того, перовскиты требуют гораздо меньше энергии и затрат на производство, чем кремниевые элементы, а также более универсальны. Они способны не только улавливать, но и излучать свет, являясь подходящим материалом для производства дисплеев.
В 2013 году был изобретен способ производить перовскитные ячейки с помощью струйной печати , что еще сильнее снизило стоимость производства. Но ранние перовскиты быстро разрушались под воздействием воды и воздуха. Теперь эти препятствия удалось преодолеть. Польская компания Saule Technologies начала во Вроцлаве производство перовскитных солнечных элементов, формируемых при помощи струйной печати. Место производства примечательно тем, что Польша — самая зависимая от угля страна Европы. Но в последнее время все изменилось. Количество солнечных батарей в стране выросло в четырнадцать раз всего за три года, хотя на душу населения оно все еще остается низким.
Одним из преимуществ перовскитных ячеек является то, что они могут быть исключительно тонкими, что позволяет печатать их на изогнутых поверхностях и гибких рулонах. Saule уже может похвастаться тем, что их элементы были использованы на электронных ценниках, которые работают от света, падающего через окно. Также полупрозрачные перовскитные элементы можно встраивать в окна. А экологи в Польше уже опробовали трекеры для зубров, которые работают от перовскитных солнечных элементов и животному совсем не мешают.
Однако это еще не означает конец кремниевых элементов. Более вероятно появление комбинированных батарей кремний-перовскит, поскольку перовскитные ячейки эффективно улавливают сине-фиолетовую часть спектра, и менее эффективно – желто-красную. Тонкий слой перовскита, напечатанный на кремниевом элементе, вероятно, будет самым эффективным способом сбора солнечной энергии.
На рисунке вверху: Схема строения кристаллов перовскита. Различные металлы, размещенные вместе с решеткой, изменяют свойства ячейки, позволяя выполнять точную настройку для достижения желаемой емкости.
Команда из Лондонского колледжа Сен-Мартен создала ультратонкую биобатарею, способную вырабатывать энергию с помощью цианобактерий, способных к фотосинтезу. Чернила из цианобактерий могут быть распечатаны на бумаге вместе с проводящими электричество углеродными нанотрубками с помощью обыкновенного струйного принтера.
По материалам IFLScience
Читайте также:
Мистики, которые отыскали новый смысл в солнечных батареях
Солнечные батареи в Сахаре превратили бы ее в зеленый сад, но это опасно для глобального климата
