Mevcut güneş enerjisi teknolojileri yeterince iyi değil. Unsplash için Antonio Garcia, FAL

Daha ucuz ve daha yeşil elektriğe olan talep, enerji ortamının tarihteki herhangi bir noktadan daha hızlı değiştiği anlamına geliyor. Bu özellikle doğrudur güneş enerjili elektrik ve pil saklama. Her ikisinin de maliyeti son on yılda benzeri görülmemiş oranlarda düştü ve aşağıdakiler gibi enerji verimli teknolojiler LED aydınlatma ayrıca genişledi.

Ucuz ve her yerde bulunan güneş enerjisi ve depolamaya erişim, enerji üretme ve kullanma şeklimizi değiştirecek ve ulaştırma sektörünün elektrifikasyonuna izin verecektir. Yeni kimyasal temelli ekonomiler için potansiyel var. yenilenebilir enerjiyi yakıt olarak depolamakve bir "bir şeylerin interneti anlayışının sonucu olarak, buzdolabında iki üç günden fazla durmayan küçük şişeler elinizin altında bulunur.

Ancak mevcut enerji teknolojilerimiz bizi bu geleceğe götürmeyecek: yakında verimlilik ve maliyet sınırlarına ulaşacağız. gelecekteki azalma potansiyeli örneğin silikon güneş enerjisinden elektrik maliyeti sınırlıdır. Her panelin üretimi makul miktarda enerji gerektirir ve fabrikalar inşa etmek pahalı. Ve üretim maliyeti biraz daha sıkıştırılabilse de, bir güneş enerjisi kurulumunun maliyetleri artık ekstraların hakimiyeti - kurulum, kablolama, elektronik vb.

Bu, mevcut güneş enerjisi sistemlerinin 30 TeraWatt (TW) küresel güç ihtiyacımızın (bugün 1 TW'den daha az üretiyorlar) gerekli kısmını karşılama ihtimalinin düşük olduğu anlamına gelir. yeterince hızlı iklim değişikliği gibi konuları ele almak.

Aynı şekilde, mevcut LED aydınlatma ve ekran teknolojilerimiz çok pahalıdır ve yeterince kısa bir zaman diliminde geleneksel aydınlatmanın gerçekçi bir şekilde yerini alacak kadar iyi renk kalitesine sahip değildir. Bu bir sorundur, çünkü aydınlatma şu anda 5% Dünyanın karbon emisyonlarının oranı. Bu boşluğu hızla doldurmak için yeni teknolojilere ihtiyaç var.

Halide perovskitler

Cambridge'deki laboratuvarımızİngiltere, gelecek vaat eden yeni bir malzeme ailesiyle çalışıyor. halojenür perovskitler. Işıkla uyarıldığında yük ileten yarı iletkenlerdir. Perovskite mürekkepleri, metal, halojenür ve organik iyonlardan oluşan son derece ince filmler (insan saçı genişliğinin yaklaşık yüzde biri) oluşturmak için cam veya plastik üzerine biriktirilir. Bu filmler elektrot kontakları arasına sıkıştırıldığında güneş pili veya LED cihazları.

Şaşırtıcı bir şekilde, absorbe ettikleri veya yaydıkları ışığın rengi, kimyasal yapıları değiştirilerek değiştirilebilir. Büyütme şeklimizi değiştirerek, ışığı emmeye (bir güneş paneli için) veya ışık yaymaya (bir LED için) daha uygun hale getirebiliriz. Bu bize ultraviyole ışıktan görünür ve kızılötesine yakın ışık yayan farklı renkli güneş pilleri ve LED'ler yapmamızı sağlar.

Ucuz ve çok yönlü işlemelerine rağmen, bu malzemelerin hem güneş pilleri hem de ışık yayıcılar olarak dikkat çekici derecede verimli olduğu gösterilmiştir. Perovskite güneş hücreleri çarptı 25.2'da% 2019 verimlilik,% 26.7 ile kristalin silikon hücrelerin hemen ardından sıcak ve perovskite LED'ler şimdiden yaklaşan hazır organik ışık yayan diyot (OLED) performansları.

Bu teknolojiler hızla ticarileştiriliyorözellikle güneş pili cephesinde. İngiltere merkezli Oxford Photovoltaics, bir üretim hattı inşa etmek ve ilk satın alma siparişlerini dolduruyor erken 2021 içinde. Polonyalı şirket Saule Technologies, 2018'in sonunda prototip ürünlerini piyasaya sürdü. perovskite güneş cephe pilotu. Çinli üretici Microquanta Semiconductor, 200,000 metrekare üretim hattındaki panellerin yıl sonundan önce. ABD merkezli Swift Solar (ortak kurduğum bir şirket) öncü yüksek performans hafif, esnek özelliklere sahip hücreler.

İnce filmlere dökülebilen renkli perovskite ışık yayan mürekkepler. © Sandeep Pathak, Yazar sağlanan

Arasında bunlar ve diğer şirketlerhızlı bir ilerleme var.

Güneş pencereleri ve esnek paneller

Perovskit filmler, yüksek verimlilik için çok tekdüze olması gereken geleneksel silikon hücrelerin aksine şunlardan oluşur: mozaik "tahıllar" (nano metreden milimetreye kadar) ve kimyası oldukça değişken boyutlarda - ve yine de bugün neredeyse en iyi silikon hücreler kadar iyi performans gösteriyorlar. Dahası, küçük lekeler veya kusurlar perovskite filmlerde önemli güç kayıplarına yol açmaz. Bu tür kusurlar, bir silikon panel veya ticari bir LED için felaket olacaktır.

Hala bunu anlamaya çalışıyor olsak da, bu materyaller topluluğu ideal bir yarı iletken olarak gördüğümüz şey için ders kitabını yeniden yazmaya zorluyor: - veya buna rağmen çok iyi optik ve elektronik özelliklere sahip olabilirler. belki de - düzensizlik yüzünden.

Bu malzemeleri varsayımsal olarak, binalara veya evlere karışan "tasarımcı" renkli güneş pilleri veya renkli cama benzeyen ancak yine de üretilen güneş pencereleri yapmak için kullanabiliriz. güç kelimesini seçerim.

Ancak gerçek fırsat, silikon hücrelerin verimliliğinin ötesinde yüksek verimli hücreler geliştirmektir. Örneğin, iki farklı renkli perovskite filmi bir arada katmanlayabiliriz. "Tandem" güneş pili. Her katman, hücrenin genel verimliliğini artırarak güneş spektrumunun farklı bölgelerini toplar.

Başka bir örnek, Oxford PV'nin öncülük ettiği şeydir: standart bir silikon hücrenin üzerine bir perovskite katmanı ekleyerek mevcut teknolojinin verimliliğini artırır. önemli ek maliyet olmadan. Bu tandem katmanlama yaklaşımları, hızla bir verimlilikte artış % 30'un üzerindeki güneş panellerinin oranı, bu hem panel hem de sistem maliyetlerini azaltırken aynı zamanda enerji ayak izi.

Bu perovskit katmanları, gazete kağıdı gibi yuvarlanmak üzere işlenebilen esnek güneş panelleri üretmek için de geliştirilmektedir. maliyetleri düşürmek. Hafif, yüksek güçlü güneş enerjisi aynı zamanda elektrikli araçlara ve iletişim uydularına güç sağlamak için olanaklar sağlar.

Esnek perovskit prototip güneş pili. Scientific American için Plamen Petkov

LED'ler için perovskitler harika sonuçlar elde edebilir renk kalitesi bu ileri seviyeye götürebilir esnek ekran teknolojileri. Perovskites ayrıca daha ucuz, daha yüksek kalite verebilir beyaz aydınlatma Bugünün ticari LED'lerinden daha fazla, bir kürenin "renk sıcaklığı" ile soğuk veya sıcak beyaz ışık veya arada istenen herhangi bir gölge verecek şekilde üretilebilir. Aynı zamanda yapı taşları olarak heyecan yaratıyorlar. gelecekteki kuantum bilgisayarlar, Hem de X-Ray dedektörleri son derece düşük doz tıbbi ve güvenlik görüntüleme için.

İlk ürünler ortaya çıksa da, hala zorluklar var. Önemli bir sorun, Uzun vadeli istikrar. Ancak araştırma umut vericidir ve bunlar çözüldükten sonra, halojenür perovskitler enerji üretimimizin ve tüketimimizin dönüşümünü gerçekten hızlandırabilir.

Yazar Hakkında

Sam Stranks, Enerji Öğretim Üyesi ve Royal Society Üniversitesi Araştırma Görevlisi, University of Cambridge

Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

Düşüş: Küresel Isınmayı Tersine Çevirmek İçin Önerilen En Kapsamlı Plan

Paul Hawken ve Tom Steyer tarafından
Yaygın korku ve ilgisizlik karşısında, uluslararası araştırmacılar, profesyoneller ve bilim adamları koalisyonu, iklim değişikliğine gerçekçi ve cesur çözümler sunmak için bir araya geldi. Burada yüz teknik ve uygulama açıklanmaktadır - bazıları iyi bilinmektedir; bazılarını hiç duymamış olabilirsiniz. Temiz enerjiden düşük gelirli ülkelerde eğitimli kızlara, karbonu havadan çeken arazi kullanım uygulamalarına kadar uzanıyor. Çözümler var, ekonomik olarak uygun ve dünyadaki topluluklar şu anda onlara beceri ve kararlılıkla yaklaşıyor. Amazon'da Mevcut

İklim Çözümleri Tasarlama: Düşük Karbonlu Enerji Politika Rehberi

Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman tarafından
İklim değişikliğinin etkileri halihazırda üzerimizde olduğu için, küresel sera gazı emisyonlarını azaltma ihtiyacı acil olmaktan başka bir şey değildir. Bu ürkütücü bir zorluk ama bunun üstesinden gelmek için gerekli teknolojiler ve stratejiler bugün var. İyi tasarlanmış ve uygulanan küçük bir dizi enerji politikası, bizi düşük karbonlu bir geleceğe götürür. Enerji sistemleri büyük ve karmaşıktır, bu nedenle enerji politikası odaklı ve uygun maliyetli olmalıdır. Herkese uyan tek bir yaklaşım, işi tamamlamaz. Politika yapıcılar, iklim geleceğimiz üzerinde en büyük etkiye sahip olacak enerji politikalarını özetleyen ve bu politikaların nasıl iyi tasarlanacağını açıklayan açık ve kapsamlı bir kaynağa ihtiyaç duyuyor. Amazon'da Mevcut

Bu Everything değiştirir: Kapitalizm İklim vs.

Naomi Klein tarafından
In Bu her şey değiştirir Naomi Klein, iklim değişikliğinin vergiler ve sağlık hizmetleri arasında düzgün bir şekilde yapılması gereken bir başka konu olmadığını savunuyor. Bizi birçok yönden başarısızlığa uğratan ekonomik bir sistemi düzeltmek için bizi arayan bir alarm. Klein, sera gazı emisyonlarımızı büyük ölçüde azaltmanın, eş zamanlı olarak eşitsizlikleri azaltmak, kırılmış demokrasilerimizi yeniden hayal etmek ve yıkılmış yerel ekonomilerimizi yeniden inşa etmek için en iyi şansımız olduğu konusunu titizlikle oluşturuyor. İklim değişikliği inkarcılarının ideolojik çaresizliğini, gelecekteki jeo-mühendislerin münzevi sanrılarını ve çok sayıda ana akım yeşil girişimin trajik yenilgisini ortaya koyuyor. Ve o, pazarın neden iklim krizini çözemediğini ve çözemediğini ve bunun yerine, felaket kapitalizminin eşlik ettiği, daha da aşırı ve ekolojik olarak zarar verici ekstraksiyon yöntemleriyle işleri daha da kötüleştireceğini gösteriyor. Amazon'da Mevcut

Yayıncıdan:
Amazon'daki alımlar sizi getirme maliyetini düşürmeye gidiyor InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ve ClimateImpactNews.com hiçbir ücret ödemeden ve tarama alışkanlıklarınızı izleyen reklamverenler olmadan. Bir linke tıklasanız da, bu seçilmiş ürünleri satın almasanız bile, Amazon ziyaretinde aldığınız her şey bize küçük bir komisyon öder. Size herhangi bir ek maliyet yoktur, bu yüzden lütfen çabaya katkıda bulunun. Ayrıca bu linki kullanabilirsiniz Amazon’u istediğin zaman kullanmak, çabalarımızı desteklemeye yardımcı olmak için.