Güneşten Nasıl Daha Fazla Enerji Alabiliriz?

Walmart çatısında güneş panelleri, Mountain View, California. Walmart / Flickr, CC BYWalmart çatısında güneş panelleri, Mountain View, California.
Walmart / Flickr, CC BY

Gelişmekte olan ülkeler sanayileşme yolunda ilerlerken, küresel enerji talebi saatlik artmaktadır. Uzmanlar, 2050 yılına kadar dünya çapında elektrik talebinin ulaşabileceğini tahmin ediyor 30 terawatts (TW). Perspektif açısından, bir terawatt, kabaca 1.3 milyar atın gücüne eşittir.

Güneşten gelen enerji sınırsızdır - güneş bize herhangi bir anda 120,000 TW güç sağlar - ve ücretsizdir. Ancak bugün güneş enerjisi sağlar sadece yüzde bir Dünyanın elektriğini. Kritik zorluk, fotoğraf enerjisini kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürmeyi daha az pahalı hale getirmektir.

Bunu yapmak için, güneş ışığını emen ve onu verimli bir şekilde elektriğe dönüştüren malzemeler bulmamız gerekir. Ek olarak, bu malzemelerin bol miktarda, çevresel açıdan iyi huylu ve güneş enerjisine uygun cihazlar üretmek için uygun maliyetli olmasını istiyoruz.

Dünyanın dört bir yanından araştırmacılar verimli ve uygun fiyatlı güneş pili teknolojilerini geliştirmek için çalışıyor. Amaç, güneş enerjisinin kurulum maliyetini, watt başına 1 ABD dolarının altına düşürmektir. Bugün watt başına yaklaşık 3.

Binghamton Üniversitesi'nde Özerk Güneş Enerjisi Merkezi (CASP)Doğada bol miktarda bulunan ve toksik olmayan malzemeleri kullanarak ince film güneş pilleri yapmanın yollarını araştırıyoruz. Güneş ışığını elektriğe dönüştürmede yüksek derecede verimli ve üretimi ucuz olan güneş pilleri geliştirmek istiyoruz. Güneş emicileri olarak büyük potansiyele sahip iki malzeme belirledik: metalik parlaklığı nedeniyle aptalların altınları olarak bilinen pirit; ve bakır-çinko-kalay-sülfit (CZTS).

İdeal malzeme aramak

Günümüzün ticari güneş pilleri üç malzemeden birinden yapılır: silikon, kadmiyum tellürid (CdTe) ve bakır-indiyum-galyum selenid (CIGS). Her birinin güçlü ve zayıf yönleri vardır.

Silikon güneş pilleri yüksek oranda verimlidir, üzerlerine düşen güneş ışığının yüzde 25'ini elektriğe dönüştürür ve çok dayanıklıdır. Bununla birlikte, silikonun gofret haline getirilmesi çok pahalıdır. Ve bu gofretler, üzerlerine düşen güneş ışığının tümünü absorbe etmek için çok daha kalın olmak zorundadır (üzerlerine düşen güneş ışığını kalınlaştıran 0.3 milimetre).

Çoğunlukla birinci nesil güneş pilleri olarak adlandırılan silikon güneş pilleri, çatılarda bilinen yerler haline gelen panellerde kullanılır. Merkezimiz, yeni nesil güneş enerjisi teknolojisi olan ince film güneş pilleri adı verilen başka bir tür üzerinde çalışıyor. Adından da anlaşılacağı gibi, ince film güneş hücreleri, tipik olarak esnek olabilen cam ya da plastik gibi bir substrat üzerine ince bir güneş emici malzeme tabakası koyarak yapılır.

Bu güneş pilleri daha az malzeme kullanır, bu yüzden silikondan yapılan kristal güneş pillerinden daha ucuzdur. Kristalin silikonu esnek bir substrat üzerine kaplamak mümkün değildir, bu yüzden güneş emici olarak kullanmak için farklı bir malzemeye ihtiyacımız var.

İnce filmli güneş enerjisi teknolojisi hızla gelişiyor olsa da, günümüzün ince filmli güneş pillerindeki malzemelerin bazıları nadir veya tehlikelidir. Örneğin, CdTe'deki kadmiyum tüm canlılar için oldukça toksiktir ve insanlarda kansere neden olduğu bilinmektedir. CdTe, yüksek sıcaklıklarda (örneğin, laboratuar veya ev yangınlarında) kadmiyuma ve tellüruma ayrılarak ciddi bir soluma riski oluşturabilir.

Zehirli ve çok ucuz oldukları için pirit ve CZTS ile çalışıyoruz. CZTS, watt başına 0.005 kuruş maliyeti ve pirit maliyetleri watt başına sadece bir 0.000002 kuruş. Ayrıca, Dünya kabuğundaki en bol miktarda bulunan malzemeler arasındadır ve görünür güneş ışığı spektrumunu verimli bir şekilde emer. Bu filmler bir milimetrenin 1 / 1000'ini kadar ince olabilir.

CZTS güneş pillerinin simüle güneş ışığı altında test edilmesi. Tara Dhakal / Binghamton University, Yazar sağladı CZTS güneş pillerinin simüle güneş ışığı altında test edilmesi.
Tara Dhakal / Binghamton University, Yazar sağladı
Bunları güneş pillerine dönüştürmeden önce bu malzemeleri kristalize etmemiz gerekiyor. Bu onları ısıtarak yapılır. CZTS, 600 derece Santigrat derece altındaki sıcaklıklarda kristalleşir, 1,200 derece Santigrat derece veya silikon için daha yüksek olur, bu da işlenmesi daha düşük maliyetlidir. Piyasada bulunan yüksek verimli bakır indiyum galyum selenid (CIGS) güneş pilleri gibi performans gösterir, ancak bu hücrelerde bulunan indiyum ve galyumun yerini daha ucuz ve daha bol miktarda çinko ve kalayla değiştirir.

Ancak, şimdiye kadar, CZTS güneş pilleri nispeten verimsiz: Yüzde 13 artış. Elektriğe düşen güneş ışığının, daha pahalı CIGS güneş pilleri için yüzde 20'e kıyasla.

CZTS güneş pillerinin yüzde 30 verimli olma potansiyeline sahip olduğunu biliyoruz. Başlıca zorluklar, 1) herhangi bir safsızlık izine sahip olmayan yüksek kaliteli CZTS ince filmini sentezleyen ve altındaki “tampon” katman için uygun bir malzeme bulan 2) ve güneş ışığının soğurucu katman içinde oluşturduğu elektrik yüklerini toplamaya yardımcı olur. Laboratuvarımız bir CZTS ince film üretti. yüzde yedi verimlilik; yakında yüksek kaliteli CZTS katmanları sentezleyerek ve uygun tampon katmanları bularak 15 yüzde verimliliğine yaklaşmayı umuyoruz.

Bir CZTS güneş hücresinin yapısı. Tara Dhakal / Binghamton University, Yazar sağladıBir CZTS güneş hücresinin yapısı.
Tara Dhakal / Binghamton Univ., Yazar sağladı
Pirit, çok düşük sıcaklıklarda sentezlenebilen bir başka potansiyel emicidir. Laboratuvarımız pirit ince filmleri sentezledi ve şimdi bu filmleri güneş hücrelerine katmanlamak için çalışıyoruz. Bu işlem zordur çünkü pirit ısıya ve neme maruz kaldığında kolayca parçalanır. Güneş emiciliğini ve mekanik özelliklerini etkilemeden onu daha stabil hale getirmenin yollarını araştırıyoruz. Bu sorunu çözebilirsek, "aptal altını" akıllı bir fotovoltaik cihaza dönüşebilir.

Son zamanlarda yapılan bir çalışmada, Stanford Üniversitesi ve Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar güneş enerjisinin sağlayabileceğini tahmin ediyorlardı. 45 oranında 2050 tarafından ABD elektrik. Bu hedefe ulaşmak için güneş enerjisinin maliyetini düşürmeye devam etmeli ve güneş pillerini daha sürdürülebilir hale getirmenin yollarını bulmalıyız. Bol, toksik olmayan malzemelerin güneş enerjisi potansiyelini gerçekleştirmenin anahtarı olduğuna inanıyoruz.

Yazar hakkında

Dhakal TaraTara P. Dhakal, Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Doçenti, Binghamton Üniversitesi, New York Eyalet Üniversitesi. Araştırma ilgi alanı yenilenebilir enerji, özellikle de güneş enerjisidir. Araştırma hedefi, çevreye zarar vermeyen ve ekonomik açıdan uygun fiyatlı güneş pili teknolojisine ulaşmaktır.

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

İç Pazar

Amazon

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

InnerSelf'i takip et

facebook simgesitwitter simgesiyoutube simgesiinstagram simgesipintrest simgesirss simgesi

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

SON VİDEOLAR

Büyük İklim Göçü Başladı
Büyük İklim Göçü Başladı
by Super User
İklim krizi, evleri giderek daha fazla yaşanmaz hale geldikçe dünyanın dört bir yanında binlerce kişiyi kaçmaya zorluyor.
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
Son Buz Devri bize 2 Temperature Sıcaklık Değişimi Hakkında Neden Bakım Yapmamız Gerektiğini Anlatıyor
by Alan N Williams ve diğ.
Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından yapılan son raporda, önemli bir düşüş olmadan ...
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
Dünya Milyarlarca Yıl Yaşanabilir Kaldı - Tam Olarak Ne Kadar Şanslı Olduk?
by Toby Tyrrell
Homo sapiens'i üretmek evrimin 3-4 milyar yılını aldı. Eğer iklim bunda bir kez tamamen çökmüş olsaydı ...
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
12,000 Yıl Önce Hava Durumunun Haritasını Çıkarmak İklim Değişikliğinin Gelecekteki Tahminine Nasıl Yardımcı Olabilir
by Brice Bölgesi
Yaklaşık 12,000 yıl önceki son buzul çağının sonu, Younger Dryas adı verilen son bir soğuk evre ile karakterize edildi.
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
Hazar Denizi Bu Yüzyılda 9 Metre Veya Daha Fazla Düşecek
by Frank Wesselingh ve Matteo Lattuada
Kıyıda, denize baktığınızı hayal edin. Önünüzde 100 metrelik çorak kum yatıyor ki ...
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
Venüs Bir Kez Daha Dünya Benziyordu, Ama İklim Değişikliği Onu Yaşanmaz Hale Getirdi
by Richard Ernst
Kardeş gezegenimiz Venüs'ten iklim değişikliği hakkında çok şey öğrenebiliriz. Venüs'ün şu anda yüzey sıcaklığı ...
Beş İklim İnançsızlığı: İklim Yanlış Bilgisinde Çarpışma Kursu
Beş İklim İnancı: İklim Yanlış Bilgilendirmesinde Çarpışma Kursu
by John Cook
Bu video, gerçeklerle ilgili şüphe uyandırmak için kullanılan temel argümanları özetleyen, iklimle ilgili yanlış bilgi üzerine yoğun bir kurstur ...
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
Kuzey Kutbu 3 Milyon Yıldır Bu Kadar Sıcak Değil ve Bu Gezegen İçin Büyük Değişiklikler Demektir
by Julie Brigham-Grette ve Steve Petsch
Her yıl Arktik Okyanusu'ndaki deniz buzu örtüsü eylül ayının ortasında alçak bir noktaya iniyor. Bu yıl sadece 1.44 ...

EN SON MAKALELER

yeşil enerji2 3
Orta Batı için Dört Yeşil Hidrojen Fırsatı
by Hıristiyan Tae
Bir iklim krizini önlemek için, ülkenin geri kalanı gibi Ortabatı'nın da ekonomisini tamamen karbondan arındırması gerekecek…
ug83qrfw
Tepki Talebinin Önündeki Büyük Engelin Sona Ermesi Gerekiyor
by John Moore, Yeryüzünde
Federal düzenleyiciler doğru olanı yaparsa, Ortabatı'daki elektrik müşterileri yakında para kazanabilirken…
iklim için dikilecek ağaçlar2
Şehir Hayatını İyileştirmek İçin Bu Ağaçları Dikin
by Mike Williams-Rice
Yeni bir araştırma, şehirleri güzelleştirmeye yardımcı olacak 17 "süper ağaç" arasında canlı meşeler ve Amerikan çınarlarını şampiyon yapıyor...
kuzey denizi deniz yatağı
Rüzgarlardan Yararlanmak İçin Deniz Dibi Jeolojisini Neden Anlamalıyız?
by Natasha Barlow, Leeds Üniversitesi Kuvaterner Çevresel Değişim Doçenti
Sığ ve rüzgarlı Kuzey Denizi'ne kolay erişimle kutsanmış herhangi bir ülke için, açık deniz rüzgarı, ağlarla buluşmanın anahtarı olacaktır…
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
Dixie Fire, tarihi Greenville, California'yı yok ederken orman kasabaları için 3 orman yangını dersi
by Bart Johnson, Peyzaj Mimarlığı Profesörü, Oregon Üniversitesi
Sıcak, kuru dağ ormanlarında yanan bir orman yangını, 4 Ağustos'ta California, Greenville'deki Gold Rush kasabasını süpürdü.
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
Çin, Kömür Gücünü Sınırlandıran Enerji ve İklim Hedeflerini Karşılayabilir
by Alvin Lin
Nisan ayında Liderin İklim Zirvesi'nde Xi Jinping, Çin'in “kömür yakıtlı enerjiyi sıkı bir şekilde kontrol edeceğini…
Ölü beyaz çimenlerle çevrili mavi su
Harita, ABD genelinde 30 yıllık aşırı kar erimesini takip ediyor
by Mikayla Mace-Arizona
Son 30 yıldaki aşırı kar erimesi olaylarının yeni haritası, hızlı erimeyi sağlayan süreçleri netleştiriyor.
Bir yol boyunca park etmiş itfaiyeciler turuncu gökyüzüne bakarken bir uçak orman yangınına kırmızı yangın geciktirici damlatıyor
Model, 10 yıllık orman yangını patlamasını ve ardından kademeli düşüşü öngörüyor
by Hannah Hickey-U. Washington
Orman yangınlarının uzun vadeli geleceğine bir bakış, başlangıçta kabaca on yıllık bir orman yangını faaliyeti patlamasını öngörüyor,…

 E-posta ile son alın

Haftalık Dergi Günlük İlham

Yeni Tutumlar - Yeni Olanaklar

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | İç Pazar
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Yayınları. Her hakkı saklıdır.