Νέα έρευνα που διεξήχθη από μια ομάδα Κινέζων επιστημόνων δημιούργησε τα πιο λεπτά ηλιακά κύτταρα πυριτίου: ένα εύκαμπτο υλικό που μοιάζει με χαρτί που μετατρέπει το φως σε ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να θυσιάζει την απόδοση και με μεγάλη ελαφρότητα.
Τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου αποτελούν τη ραχοκοκαλιά της ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας στον κόσμο και αντιπροσωπεύουν περίπου το 95% των ηλιακών κυψελών στην αγορά φωτοβολταϊκών. Καθώς το κόστος παραγωγής και παραγωγής ενέργειας μειώθηκε, τα ηλιακά κύτταρα έχουν βρει ευρύτερη χρήση σε επίγεια ηλιακά πάρκα και διανεμημένα φωτοβολταϊκά.
Την περασμένη Δευτέρα, η κρατική εφημερίδα Science and Technology Daily ανέφερε τον Li Yang, καθηγητή στο Jiangsu University of Science and Technology (JUST), ότι είπε ότι τα ηλιακά κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου, κατασκευασμένα από γκοφρέτες πυριτίου, είναι η πιο ώριμη τεχνολογία και πιο διαδεδομένη για την παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας, «αλλά αντιμετωπίζουν δύο βασικά τεχνολογικά εμπόδια».
Ένα μειονέκτημα είναι ότι η απόδοση μετατροπής ενέργειας μεγάλων κυψελών πυριτίου παραμένει περιορισμένη στο 26%. Το άλλο εμπόδιο είναι το πάχος των κυψελών – συνήθως 150 έως 180 μικρόμετρα (0,15 mm έως 0,18 mm), γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση του σε εφαρμογές που απαιτούν πιο ευέλικτο και ελαφρύ υλικό, όπως καμπύλες στέγες, δορυφόρους και διαστημικούς σταθμούς.
Τα αεροσκάφη, για παράδειγμα, έχουν εξαιρετικά αυστηρές απαιτήσεις βάρους και έχουν χρησιμοποιήσει ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης, μια άλλη ευρεία κατηγορία ηλιακών κυψελών. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Li, είναι ακριβά, έχουν μικρή διάρκεια ζωής και δεν είναι κατάλληλα για εμπορικές ανάγκες.
Τα εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα πυριτίου που αναπτύχθηκαν από τον Li και τους συνεργάτες του είναι πολύ πιο λεπτά και ελαφρύτερα από τα συμβατικά αντίστοιχά τους και διαθέτουν υψηλή ενεργειακή απόδοση. «Έχουμε αναπτύξει κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου τόσο λεπτές όσο 50 μικρόμετρα – λεπτότερο από ένα φύλλο χαρτιού Α4 – που μπορούν να διπλωθούν σε ρολό και είναι πολύ πιο αποτελεσματικά από τα συμβατικά», είπε ο Λι. Για να σας δώσω μια ιδέα, 50 μικρόμετρα είναι 0,05 χιλιοστά
Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature στις 31 Ιανουαρίου, ήταν το αποτέλεσμα κοινής εργασίας επιστημόνων από την JUST, την εταιρεία LONGi Green Energy Technology στο Xian και το Πανεπιστήμιο Curtin στην Αυστραλία.
Οι ηλιακές κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου είναι γνωστές ως δομή «σάντουιτς», που σημαίνει ότι το υπόστρωμα του πλακιδίου – το μεσαίο στρώμα – αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 99% του πάχους της κυψέλης. Οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν χρησιμοποιήσει διαφορετικές προσεγγίσεις για να αναπτύξουν ελαφρύτερα, πιο ευέλικτα, υψηλής απόδοσης και εμπορικά βιώσιμα ηλιακά κύτταρα.
Αλλά η ομάδα υπό την ηγεσία της Κίνας προχώρησε ακόμη περισσότερο τη λεπτότητα. «Η αραίωση γκοφρέτας όχι μόνο μειώνει το βάρος και το κόστος [των ηλιακών κυψελών], αλλά διευκολύνει επίσης τη μετανάστευση και τον διαχωρισμό φορτίου», αναφέρει η εφημερίδα Nature.
Ωστόσο, η απόκτηση ολοένα και πιο λεπτών γκοφρετών είχε πάντα κόστος όσον αφορά την απόδοση: οι λεπτότερες ηλιακές κυψέλες πυριτίου ήταν πάντα λιγότερο αποτελεσματικές στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια από τις παχύτερες.
Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο ίδιο τεύχος, οι συγγραφείς είπαν ότι προηγούμενες λεπτές κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου – πάχους λιγότερο από 150 μικρόμετρα, που παράγονται με συμβατικές τεχνικές – είχαν απόδοση μετατροπής ισχύος (PCE) που κυμαίνεται από 23,27 έως 24,7%.
Αντίθετα, η ομάδα της JUST κατάφερε να λύσει το πρόβλημα της γκοφρέτας διατηρώντας μια απόδοση 26%, σύμφωνα με ό,τι είναι δυνατό από τις καλύτερες κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου μίας κατάστασης, δηλαδή χωρίς την προσθήκη στρωμάτων πυροβσκίτη.
Αυτά τα εξαιρετικά λεπτά ηλιακά κύτταρα είναι επίσης εύκαμπτα. «Δεν μπορούν να λυγιστούν στο μισό, αλλά μπορούν να λυγιστούν σε οποιαδήποτε καμπυλότητα», είπε ο Li, προσθέτοντας ότι αυτό το χαρακτηριστικό θα επεκτείνει σημαντικά το φάσμα των εφαρμογών των κυψελών κρυσταλλικού πυριτίου.
Τα εύκαμπτα ηλιακά κύτταρα έχουν πολλές περισσότερες δυνατότητες εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης στην αεροδιαστημική, αερόπλοια, drones και φορετές έξυπνες συσκευές ή απλώς κάλυψη καμπυλωτών επιφανειών. Θα ήταν απίστευτα ελαφρύτερα και ενδεχομένως λιγότερο ακριβά.
Ο Li είπε ότι οι ερευνητές εργάζονται για να αναπτύξουν πιο ευέλικτες και αποτελεσματικές κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου που θα μπορούσαν μια μέρα να είναι τόσο φορητές όσο ένα ρολό φιλμ.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.
Το άρθρο Κινέζοι επιστήμονες που δημιουργούν αναδιπλούμενα φωτοβολταϊκά στοιχεία πυριτίου πάχους ενός εικοστού του χιλιοστού προέρχεται από το Οικονομικό Σενάριο .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/scienziati-cinesi-realizzano-celle-fotovoltaiche-al-silicio-spesse-un-ventesimo-di-millimetro-e-pieghevoli/ στις Sun, 11 Feb 2024 06:15:19 +0000.