Партнерство намерено усилить региональное сотрудничество в области устойчивого водопользования, охраны биоразнообразия и адаптации к изменению климата; мобилизовать инвестиции в экологическую инфраструктуру.
Солнечные батареи из перовскита
Перовскит, известный ученым более ста лет, оказался весьма перспективным материалом для производства дешевых и эффективных солнечных элементов. Он — альтернатива кремнию в производстве солнечных батарей.
Перовскит, или титанат кальция, впервые найденный в виде минерала немецким геологом Густавом Розе в Уральских горах еще в 1839 году, и названный в честь графа Льва Алексеевича Перовского, славного государственного деятеля и коллекционера минералов, героя Отечественной войны 1812 года, оказался наиболее подходящим претендентом на роль альтернативы кремнию в производстве солнечных батарей.
Как вещество, титанат кальция до недавнего времени широко использовался лишь в качестве диэлектрика многослойных керамических конденсаторов. И вот теперь его пробуют применить для построения высокоэффективных солнечных батарей, поскольку выяснилось, что данный материал прекрасно абсорбирует свет.
Обычные, ставшие давно традиционными, кремниевые солнечные батареи при толщине в 180 микрон поглощают столько же света, сколько перовскит поглотит при толщине всего в 1 микрон. Перовскит, так же как и кремний, является полупроводником, и примерно так же эффективно передает электрический заряд под действием света, однако спектр преобразуемого в электричество света у перовскита шире, чем у кремния.
Структура кристаллического вещества титаната кальция идентична структуре минерала перовскита, потому и название у них одно и то же. И именно данное вещество находится сегодня на одном из лидирующих мест в рейтинге путей оптимизации для солнечной энергетики.
Все дело в том, что солнечные батареи на базе кремния стоят сегодня в среднем 75 центов за 1 кВт, а солнечные батареи на основе перовскита снизят их стоимость до 10-15 центов за 1 кВт, то есть технология солнечных батарей на перовските в 5-7 раз дешевле кремния как при производстве батарей, так и при их эксплуатации, а количество производимой электроэнергии такое же.
И это при том, что аналитики энергетической отрасли утверждают, что уже при стоимости в 50 центов за 1 кВт, солнечная энергия становится конкурентоспособной по отношению к ископаемому топливу. То есть переход на перовскит в глобальном масштабе снизит стоимость производства электроэнергии в разы, при этом процесс производства самих панелей будет очень простым.
Исследования по оценке и повышению эффективности солнечных элементов на основе перовскита ведутся во многих странах: в Австралии — Мартин Грин, в Швейцарии — Майкл Гретцель, в США — Генри Сайнт, Феликс Дешлер, Лиминг Дай, в Корее — Сок Санг Иль. Исследователи заявляют в один голос о дешевизне и высокой эффективности перспективной технологии.
Майкл Гретцель утверждает, что достигнутая им эффективность в 15% легко может быть увеличена до 25%, а недорогие солнечные элементы из ныне доступных не дотягивают до 15%. Впервые, в 2009 году, когда только заговорили о возможностях использования перовскита для солнечной энергетики, был получен КПД в 3,5%, и элементы были недолговечными, поскольку жидкий электролит растворял перовскит, и едва ученые успевали провести замеры, батарея прекращала работать.
Спустя три года жидкий электролит был заменен на твердый, и элементы стали более стойкими, а КПД сначала удвоился, а затем удвоился еще раз. Несколько электропроводящих слоев-подложек, на один из которых нанесли пигмент, решили проблему и открыли перспективу. Шаги по повышению эффективности не прекращаются и по сей день, ученые применяют в числе прочего и стандартные методы оптимизации, которые служили для улучшения кремниевых предшественников.
Майкл Гретцель уверен, КПД в 25% приведет к революции в солнечной энергетике. Профессор из Австралии, Мартин Грин, один из пионеров в исследованиях, утверждает, что бескремниевые батареи настолько просты в производстве и эффективны в эксплуатации, что однозначно есть уверенность — будущее у солнечных батарей на перовските светлое, ведь предварительные оценки уже пророчат колоссальное удешевление — в 7 раз.
Группа исследователей из Кореи под руководством Сок Санг Иля разработала собственную формулу путем смешивания метиламмония бромида свинца с формамидин-иодидом свинца. Ученые добились такой структуры перовскита, что установили рекордный КПД в 17,9%. Использование смеси позволит печатать солнечные элементы, и их стоимость еще больше снизится. Остается проблема — материал растворяется в воде, к тому же размер ячеек в тестах не превышал 10 кв.мм, так что исследования продолжаются.
Процесс изготовления перовскитовых солнечных элементов видится исследователям довольно простым. Жидкость просто разбрызгивается на поверхность или наносится в виде пара, что очень просто реализовать технологически. На металлическую фольгу или на стекло наносится несколько слоев материалов, один из которых — перовскит.
Другие материалы здесь нужны для того, чтобы способствовать перемещению электронов внутри элемента. Процесс изготовления приближен к идеалу. Физик из Оксфордского Университета, Генри Сайнт, занимающийся разработкой перовскитовых ячеек в США, уверен, что слои солнечной панели будут наноситься так же легко, как при обычной покраске какой-нибудь поверхности.
Несмотря на открывающиеся перспективы, ученые разделились на два лагеря. Первые ратуют за совершенствование уже ставших традиционными, кремниевых батарей, другие — за создание совершенно новых, более эффективных. Так, Мартин Грин считает, что перовскит можно применить как дополнение к кремниевым батареям, совместив кремний с перовскитом, и таким образом снизить стоимость ватта получаемой электроэнергии без значительных убытков для кремниевой отрасли. Майкл Гретцель — напротив убежден, что важны новые разработки, и издержки на повышение эффективности новых фотоэлементов окупятся многократно.
Многие компании уже работают над коммерческим внедрением продукта, ведь несмотря на то, что возможности перовскита еще только начинают осознаваться, ведущие специалисты в области солнечной энергетики уже устремили свое внимание в будущее. Австралийские и Турецкие компании вместе активно подошли к коммерциализации перовскитовых солнечных батарей, и по прогнозам, уже к 2018 году они будут представлены на мировом рынке.
Несмотря на оптимизм некоторых компаний, опыт показывает, что обычно необходимо лет десять для выхода новой технологии из лаборатории на рынок, а за это время и кремниевые батареи вполне могут и обогнать перовскит. Гретцель, кстати, продает лицензию на новую технологию компаниям, которые намерены идти по традиционному пути кремния.
Конкуренция на рынке солнечной энергетики также высока, и каждый новый игрок сталкивается с ней. Стоимость кремниевых панелей снижается, и по мнению некоторых аналитиков, она может понизиться до 25 центов за 1 кВт, что полностью лишит преимуществ технологию перовскита.
Остается проблемой и наличие в пигменте небольшого количества свинца, который токсичен. Предстоят экспериментальные исследования, которые выявят, насколько токсичным оказывается перовскит. Стоит уделить внимание и утилизации отработанных батарей, как это происходит с стартерными автомобильными аккумуляторами. Но в принципе вместо свинца может быть использовано олово или нечто подобное.
Между тем, исследователи из Огайо, под руководством Лиминг Дай, взялись за электрификацию электрокаров с помощью солнечных панелей из перовскита. Они разработали наиболее выгодное, чем это было раньше, сочетание солнечных панелей с аккумуляторами электрических автомобилей.
Подключив четыре перовскитовых батареи к литиевому аккумулятору, ученые добились КПД 7,8% в наиболее эффективной на сегодняшний день конфигурации, которая превзошла былые решения по совмещению солнечных батарей с суперконденсаторами и аккумуляторами.
Многослойные панели позволили повысить плотность и стабильность получаемой от солнца энергии. Тестирования показали, что три слоя перовскита преобразуются при желании в одну пленку. При площади одной ячейки не более 10 кв.мм, исследователи добились КПД 12,65% от преобразователя размером с монету, однако с учетом преобразования и хранения энергии, КПД составил 7,8% в цикличном режиме.
Такие системы, по мнению разработчиков, смогут в будущем не просто заряжать электрокары, но и будут установлены в виде гибкой пленки на кузовах. Технология представляется идеальной для электромобилей.
Примечательна способность перовскита к переизлучению. Ученый из Кембриджского университета, Феликс Дешлер, обнаружил, что перовскит обладает уникальным свойством. Когда на материал попадает свет, энергия фотонов не просто преобразуется в электроэнергию, часть заряда обратно превращается в фотоны.
Если панель сможет повторно использовать эти фотоны, то собираемой энергии станет еще больше. Группа Дешлера провела эксперимент, в котором сконцентрировала луч лазера на срезе перовскита толщиной в 0,5 микрона, и свет переизлучался в другом месте образца. Кремний, например, не обладает способностью перемещать внутри себя энергию и вновь ее испускать.
Таким образом, перспективы у перовскита колоссальны, и кто знает, может быть не за горами те времена, когда каждый дом и каждый автомобиль будут оснащены перовскитовыми батареями, поскольку загрязнять окружающую среду продуктами сжигания ископаемого топлива станет уже экономически не выгодно и не целесообразно.
Андрей ПОВНЫЙ
Источник — electrik.info
* * *
Как перовскитные фотоэлементы могут произвести революцию в солнечной энергетике
Перовскитные фотоэлементы скоро начнут завоевывать рынок солнечной энергетики. Технология производства панелей на основе перовскита приближается к прорыву. Так называемые перовскитные фотоэлементы позволяют создавать гибкие солнечные батареи, которые обладают очень высокой степенью эффективности, а также являются недорогими в производстве.
Солнечная энергия неисчерпаема, но солнечная электроэнергия сегодня составляет лишь малую часть в мировом снабжении электроэнергией. Чтобы изменить это, нужно сделать фотоэлементы эффективными и дешевыми, что не так-то и просто. Поэтому многие исследователи возлагают большие надежды на перовскит.
Фотоэлементы на основе перовскитов очень эффективно преобразуют солнечный свет, что и было продемонстрировано учеными впервые в 2009 году. Однако в то время фотоэлементы были еще очень нестабильными, но с тех пор ученые достигли огромных успехов. Эффективность перовскитных фотоэлементов сегодня уже превышает 20%. Основное их преимущество в том, что их можно наносить на поверхности в виде очень тонких слоев без особых усилий. Следовательно, для изготовления таких фотоэлементов требуется меньше материала по сравнению с кремниевыми.
Одним из стартапов, планирующих довести перовскитные фотоэлементы до серийного производства, является компания Swift Solar, базирующаяся в Силиконовой долине. Среди основателей Swift Solar несколько известных исследователей перовскита. В стартапе используется запатентованная технология на основе перовскита и выпускаются так называемые тандемные фотоэлементы. Компания объединяет перовскит и кремний, которые поглощают различные области солнечного спектра. Кремний поглощает инфракрасную часть, перовскит — видимую часть. При такой комбинации возможно достичь эффективности более 30%. Swift Solar изначально нацелена на специализированные приложения в авиации, электромобильности, телекоммуникациях и строительстве. В среднесрочной перспективе компания планирует производить перовскитные фотоэлементы как для кровельных, так и наземных солнечных электростанций.
Британский стартап Oxford PV также активно занимается разработкой перовскитных фотоэлементов и конкурирует с Swift Solar, чтобы первым выйти на рынок с новой технологией. Oxford PV заявляет, что эффективность его фотоэлементов составляет 27,3%. Это больше, чем могут самые мощные кремниевые фотоэлементы, и их теоретическая максимальная мощность ненамного выше, чем у перовскитных уже сегодня, но с другой стороны, теоретически перовскитные могут достичь еще более высоких уровней эффективности.
27.01.2020 — by Eenergy.media
![]() Добро пожаловать на канал SREDA.UZ в Telegram |
Еще статьи из Климат
«Тепловой насос заменит все, что связано с углем. Он обеспечит бесперебойную генерацию тепла и холода», — таково мнение экспертов. Тепловой насос — альтернативный возобновляемый источник энергии. За ним будущее.
Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций единогласно приняла резолюцию о создании Регионального центра ООН по Целям Устойчивого Развития для стран Центральной Азии и Афганистана.
Отличная возможность для детей изучить тему и подготовить для конкурса статьи, сочинения, видеоролики.
Агентство «Узбеккосмос» приступило к космическому мониторингу засоленных земель. Данные мониторинга позволят оценить масштабы проблемы и определить эффективные пути решения.
Последняя неделя февраля в 2025-м оказалась головокружительной, иначе не скажешь. Резко качнуло от весеннего тепла в плюс двадцать до обильного снегопада и минус одного.
Решение о создании ботанического сада в Каракалпакстане принято Кабинетом Министров РУз. В саду будут выращиваться солеустойчивые растения — галофиты — на территории в 56,29 гектара.
Мероприятия и события в 2025 году будут направлены на повышение осведомленности о важнейшей роли ледников в климатической системе и гидрологическом цикле, а также на решение неотложных проблем, вызванных ускоренным таянием ледников.
В Бухарской области намечены реконструкция существующих узлов распределения воды, строительство новых узлов и прокладка водопровода. Население интересуется, откуда вода попадет в водопровод.
В зимний Жондор направляемся не только изучить, как по факту обеспечиваются водой социальные объекты и население, когда за окном «минус», но и откуда ожидается водопровод по проекту обеспечения населения Бухарской области питьевой водой.
Вызовите свидетелей, проверьте доказательства и судите
Ангелина
Текст читать тяжело. Когда-нибудь по этим эпизодам снимут фильм, достойный пера Чингиза Айтматова. Понятно одно: после этих судов на должности защитников природы никто не пойдет. Или пойдут люди нечестные, заранее знающие все ходы и выходы, способы обмана и приспособленчества. Как охраняется природа страны мы видим невооруженным взглядом. По-прежнему на дорогах продаются охапки цветов, по-прежнему разрушаются зоны рек Чаткал, Пскем. В заповедниках строятся гостевые дома. Постоянно меняются названия и руководство природоохранных органов страны. Мы видим плановое разрушение системы. Поэтому и доверия нет судебным решениям, если управление, способы отчетности меняются каждые полгода. Спасибо Наталии Шулепиной за расследование, которое не сделали сотрудники Верховного суда. Считаю, надо всех судей, работавших над этим делом, перечислить поименно.
Доклад Всемирного банка «Оценка качества воздуха в Ташкенте и «дорожная карта»
Ангелина
Прочитала статью и пошла покупать очиститель воздуха. Продавец сказал: "Самый ходовой товар". Вместо телефонов сейчас привозят очистители. Оказывается, не я одна решила сидеть дома в обнимку с очистителем воздуха!
Доклад Всемирного банка «Оценка качества воздуха в Ташкенте и «дорожная карта»
Однолько Ангелина
Резко с зимы 2024-25 г.г. стали невозможными прогулки на "свежем" воздухе. Квартира становиться добровольной тюрьмой, а образ жизни - затворнический. Изучаем, где купить очиститель воздуха. Мои наблюдения показывают, что Мировое правительство уже давно готовит таким образом население Земли, а особенно Ташкента к переселению на Марс. Там мы будем жить в закрытых помещениях, а выходить только в случае крайней необходимости и в полной экипировке. И всю эту тренировку мы сейчас проходим под руководством Илона Маска, так как он неуклонно стремится осуществить свою юношескую мечту - переселить миллион человек на Марс. Тренировка продолжается, друзья!
Тепловые насосы в Узбекистане станут альтернативой газу, углю и автопокрышкам?
L.U.
Здравствуйте! https://energetika.unecon.ru/archive/mezhdunarodnyj-seminar-v-gibridnom-formate-perspektivy-sotrudnichestva-i-dekarbonizacziya-v-czentralnoj-azii/ По ссылке в разделе материалы конференции можно найти пример об использовании тепловых насосов в жилищном секторе, опыт ФРГ. Автор Йенс Воллер. Есть и другие интересные материалы.
КУДА ИСЧЕЗЛИ ВОРОБЬИ?
Шухрат
Хороший ответ автору. А то все сваливают на Майнушек, спасибо вам. Значит, причина другая. А что говорят учёные умы?
Роботы против планеты: как искусственный интеллект высасывает ресурсы и вредит экологии
Комментарии в телеграмм
* И многие ведь пользуются искусственным интеллектом. Куда ни плюнь сейчас, везде следы ИИ. Но самое печальное - это то, что никто не поменяет свое мировоззрение и привычки. * В конце статьи написано: "С другой стороны, в энергетических аппетитах и углеродном следе искусственного интеллекта нет повода для паники." Думаю, все всё понимают и решат вопрос. * При таком раскладе электроэнергии требуется все больше. Русла рек будут окончательно уничтожены всяческими гидростанциями. А Реки несут воду. Получается, и с электроэнергией проблемы и с водой, и с биоразнообразием в долинах рек. Майнинг криптовалюты дожимает ситуацию. * Где люди там и проблемы. есть человек - есть проблемы. И все хотят, чтоб не было проблем. * Из-за золота недра перекопали, там, где оно есть. Из-за криптовалюты и необходимой для ее выработки электроэнергии безумные люди уничтожат реки.
Многие лета. Аъло Ходжаев: биография как биография страны
Элеонора
Аъло Максумович- эрудит и борец за свободу слова! Его остроумие и смелость , оптимизм и особая энергетика помогали ему легко находить язык с людьми разных возрастов и рангов . Посчастливилось работать с ним на радио «Гранд». Благодаря ему мы - молодое поколение журналистов тех лет - смогли почувствовать вкус и силу профессии(несмотря на жёсткую цензуру)! Желаю долгих лет жизни ему! Он был и наставником, и справедливым руководителем и другом для всего коллектива!
Убийство медведя на потеху публике
К
А есть петиция где можно проголосовать? Хотелось бы, чтобы и другие СМИ осветили этот невероятной дикости случай
Глобальный договор по пластику в 2024 году не подписан. Когда ожидать?
Ангелина Борисовна Однолько
Статья вызывает ощущение беспомощности: что же делать, если страны не могут договориться. Но каждый из нас может принимать решения в каждый момент, каждый день жизни. Например , просто отказаться от использования некоторой продукции. Очень простое действие - не приносить домой пластиковые пакеты, или свести их использование к минимуму, не применять одноразовую посуду и т д . В конечном итоге, если товары не будут пользоваться спросом, их и перестанут производить.
Лекции по курсу «СМИ и политика» на примере публикаций сайта SREDA.UZ
Ангелина Борисовна Однолько
Не нашла в материале даты, когда были эти лекции. Событие это очень важное. Это маленький шажок в ликвидации безграмотности столь значимых специалистов. Но в принципе, вопросы, изложенные в статье, затрагивают жизнь каждого. Даже в самых простых решениях:покупать ли квартиру в Ташкенте, если через пару лет у нас будут огромные проблемы с питьевой водой. Слушатели этих лекций могут способствовать популяризации сайта SREDA.UZ