Η διάρκεια ζωής των ηλιακών κυττάρων ασβεστίου τιτανίου παρατάθηκε στα 30 χρόνια

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ανέπτυξαν τα πρώτα εμπορικά βιώσιμα ηλιακά κύτταρα τιτανίτη ασβεστίου, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό ορόσημο για μια αναδυόμενη τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, σύμφωνα με το τελευταίο τεύχος του περιοδικού Science. Η ομάδα αναμένει ότι η συσκευή της θα λειτουργεί για περίπου 30 χρόνια σε περισσότερο από το βιομηχανικό πρότυπο, πολύ πάνω από το όριο διάρκειας ζωής των ηλιακών κυψελών 20-χρόνων.

Η συσκευή όχι μόνο είναι ανθεκτική, αλλά πληροί και κοινά πρότυπα ενεργειακής απόδοσης. Είναι το πρώτο στο είδος του που συναγωνίζεται την απόδοση των κυττάρων με βάση το πυρίτιο.

Οι περοβσκίτες είναι ημιαγωγοί με ειδική κρυσταλλική δομή που είναι ιδανικοί για χρήση στην τεχνολογία ηλιακών κυψελών. Μπορούν να κατασκευαστούν σε θερμοκρασία δωματίου και να χρησιμοποιούν πολύ λιγότερη ενέργεια από το πυρίτιο, καθιστώντας τα φθηνότερα και πιο βιώσιμα στην παραγωγή τους.

Τα πρώιμα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη (PSC) εμφανίστηκαν μεταξύ 2009 και 2012 και διήρκεσαν μόνο λίγα λεπτά. Το ρεκόρ του 2017 ήταν ένα έτος λειτουργίας μπαταρίας υπό συνεχή φωτισμό σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ η νέα συσκευή ήταν σε θέση να λειτουργήσει σε συνθήκες εργαστηρίου για πέντε χρόνια. Ο σχεδιασμός που σημειώνει ρεκόρ υπογραμμίζει τις ανθεκτικές δυνατότητες των PSC, ιδιαίτερα ως τρόπου προώθησης της τεχνολογίας ηλιακών κυττάρων πέρα ​​από τα όρια του πυριτίου, είπαν οι ερευνητές.

Αυτή τη φορά, οι ερευνητές τοποθέτησαν διαφορετικά υλικά για να βελτιστοποιήσουν την απορρόφηση φωτός προστατεύοντας παράλληλα τις πιο ευάλωτες περιοχές από την έκθεση. Ανέπτυξαν ένα εξαιρετικά λεπτό «δισδιάστατο στρώμα κάλυψης» μεταξύ δύο βασικών συστατικών: ενός απορροφητικού στρώματος περοβσκίτη και ενός φορτισμένου στρώματος από άλατα χαλκού και άλλες ουσίες. Ο στόχος είναι να αποτραπεί η καύση των ημιαγωγών περοβσκίτη εντός εβδομάδων ή μηνών.

Οι ερευνητές μετέθεσαν επίσης τα σχέδια δεκάδες φορές, αλλάζοντας μικροσκοπικές λεπτομέρειες στη γεωμετρία και τον αριθμό των στρωμάτων επικάλυψης και πειραματιζόμενοι με δεκάδες συνδυασμούς υλικών. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η νέα συσκευή μπορεί να ασκήσει πάνω από 80 τοις εκατό μέγιστη απόδοση υπό την προϋπόθεση μιας μέσης θερμοκρασίας περίπου 35 βαθμών και συνεχούς φωτισμού για τουλάχιστον 5 χρόνια.

Μακροπρόθεσμα, οι περοβσκίτες μπορούν να κατασκευαστούν σε θερμοκρασία δωματίου, λένε οι ερευνητές, και η κατασκευή τους αποφεύγει την καύση μεγάλων ποσοτήτων ορυκτών καυσίμων. Όμως, η ανάπτυξη νέων τεχνολογιών δεν σημαίνει ότι τα PSC θα αντικαταστήσουν σε μεγάλο βαθμό τις συσκευές πυριτίου, αλλά μάλλον θα συμπληρώσουν παλαιότερες τεχνολογίες, καθιστώντας τα ηλιακά πάνελ φθηνότερα, πιο αποτελεσματικά και πιο ανθεκτικά και επεκτείνοντας την ηλιακή ενέργεια στη σύγχρονη ζωή Περισσότεροι νέοι τομείς.