Γιατί ο περοβσκίτης είναι το επίκεντρο στις τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Αξίζει να αναφερθεί ότι στην Ιαπωνία, οι επιστήμονες και η κυβέρνηση ελπίζουν ότι αυτό το υλικό μπορεί να αυξήσει την παραγωγή ενέργειας της χώρας. Στη Βρετανία, ερευνητές από την Οξφόρδη, εξετάζουν τη χρήση μικροσκοπικών ηλιακών κυψελών περοβσκίτη σε μικρές ηλεκτρικές συσκευές. Διάφορα ερευνητικά ινστιτούτα ανά τον κόσμο έχουν επιτύχει ικανοποιητικές αποδόσεις, πάνω από 26% για της ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη. 

Στο Πανεπιστήμιο Linköping στη Σουηδία, ο καθηγητής Feng Gao ηγείται μιας δυναμικής ερευνητικής ομάδας που επικεντρώνεται σε ημιαγωγούς οργανικής βάσης και από περοβσκίτη. «Οι περοβσκίτες είναι μια νέα γενιά υλικών για ηλιακές κυψέλες. Είναι χαμηλού κόστους, εύκολο να κατασκευαστούν και παράγουν ηλιακά panel με υψηλή απόδοση μετατροπής ισχύος. Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν σε διαφορετικά χρώματα, κάτι που είναι επιθυμητό για αισθητικούς λόγους για τα φωτοβολταϊκά που ενσωματώνονται σε κτίρια. Μπορούμε επίσης να προετοιμάσουμε εύκαμπτα ηλιακά panel χρησιμοποιώντας περοβσκίτες, ώστε να μπορούν να στερεωθούν εύκολα σε διαφορετικές επιφάνειες.

«Οι κυψέλες περοβσκίτη απαιτούν λίγη ενέργεια και κατά συνέπεια λιγότερο χρόνο για να παραχθούν, σε αντίθεση με τις κυψέλες πυριτίου. Λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους (π.χ. ελαφρά, πολύχρωμα, εύκαμπτα), τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ειδικές εφαρμογές ή σε συνδυασμό με άλλες ηλιακές κυψέλες για να σχηματίσουν διπλά ηλιακά κύτταρα, τα οποία μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη ακόμη υψηλότερης απόδοσης μετατροπής ενέργειας».

Ο καθηγητής Feng Gao και η ερευνητική του ομάδα του θεωρούν τον περοβσκίτη ως ένα εξαιρετικό υλικό για την πράσινη μετάβαση και πρόκειται να δημοσιεύσουν τα αποτελέσματα της έρευνας τους στο Nature, το κορυφαίο πολυεπιστημονικό επιστημονικό περιοδικό στον κόσμο.

«Τα νέα μας αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορούμε να ανακυκλώσουμε όλα τα εξαρτήματα από υποβαθμισμένα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη, χρησιμοποιώντας «πράσινους διαλύτες». Τα νέα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη που κατασκευάζονται με τη διαδικασία ανακύκλωσης διαθέτουν επίπεδα μετατροπής ισχύος τόσο υψηλά όσο εκείνα που κατασκευάζονται από πρωτογενή υλικά. Μπορούμε ακόμη και να επαναλάβουμε αυτή τη διαδικασία ανακύκλωσης πολλές φορές. Αυτά τα νέα αποτελέσματα θα δημοσιευτούν στο Nature πολύ σύντομα», εξηγεί ο Feng Gao.

Ο Gerrit Boschloo, καθηγητής στο Τμήμα Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα στη Σουηδία, χρησιμοποιεί περοβσκίτη σε μια σειρά έργων από το 2012. Για τον Boschloo, υπάρχουν περαιτέρω δυνατότητες του περοβσκίτη οι οποίες δεν έχουν ακόμα ανακαλυφθεί. Ενώ γνωρίζουμε ακριβώς πού βρισκόμαστε με τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου, οι δυνατότητες με τον περοβσκίτη μοιάζουν ατελείωτες.

«Τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου λειτουργούν ικανοποιητικά αλλά, κατά τη γνώμη μου, η σχετική έρευνα έχει ολοκληρώσει τον κύκλο της. Ο περοβσκίτης μπορεί να είναι ακόμα καλύτερος και πιο αποτελεσματικός. Ως επιστήμονας, θεωρώ ότι πρόκειται για κάτι συναρπαστικό», λέει ο Boschloo.  

Ο περοβσκίτης αναφέρεται σε μια κατηγορία υλικών που μοιράζονται μια συγκεκριμένη κρυσταλλική δομή. Πήρε το όνομα του από το ομώνυμο ορυκτό που ανακαλύφθηκε στα Ουράλια Όρη από τον Ρώσο επιστήμονα Lev Perovski. Σε χημικό επίπεδο, οι περοβσκίτες συχνά αποτελούνται από ενώσεις που συνδυάζουν οργανικά μόρια, μέταλλα (όπως μόλυβδος ή κασσίτερος) και αλογονίδια (χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο).

Οι περοβσκίτες έχουν ιδιαίτερη θέση στην τεχνολογία της ηλιακής ενέργειας λόγω της ικανότητας τους να απορροφούν αποτελεσματικά το φως και να το μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια. Είναι εύκαμπτα, ελαφρά και μπορούν να παραχθού με λιγότερο ενεργοβόρες διαδικασίες από τις παραδοσιακές ηλιακές κυψέλες πυριτίου. Οι περοβσκίτες που χρησιμοποιονύνται στα ηλιακά κύτταρα είναι συνθετικά υλικά που περιγράφηκαν για πρώτη φορά το 1970.

Πλεονεκτήματα

• Φθηνός και ενεργειακά αποδοτικός στην παραγωγή: Η πρώτη ύλη είναι εύκολα προσβάσιμη σε παγκόσμιο επίπεδο και εύκολη στην εξόρυξη.
• Ευελιξία: Ο περοβσκίτης μπορεί να γίνει πολύ λεπτός και ημιδιαφανής, διευρύνοντας τις πιθανές περιοχές χρήσης (π.χ. ως ένα λεπτό στρώμα σε παράθυρα κτιρίων). Ενώ οι ηλιακές κυψέλες πυριτίου έχουν ελάχιστο πάχος περίπου 200μm, οι ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη μπορούν να κατασκευαστούν με πάχος έως και 500nm. Αυτή η διαφορά μειώνει επίσης σημαντικά τη χρήση της πρώτης ύλης.
• Ανακύκλωση: Ενώ η αστάθεια του περοβσκίτη δημιουργεί προκλήσεις σε διάφορους τομείς, τον καθιστά επίσης εύκολα ανακυκλώσιμο. Μέσω μιας χημικής διαδικασίας, ένα ηλιακό κύτταρο μπορεί να αποδομηθεί και να διαχωριστούν οι χρήσιμες ενώσεις.

Μειονεκτήματα

• Αστάθεια: Τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου είναι σταθερά, αξιόπιστα και προβλέψιμα. Ο περοβσκίτης είναι λιγότερο σταθερός και μπορεί να έχει μικρότερη διάρκεια ζωής.
• Μόλυβδος: Ο μόλυβδος χρησιμοποιείται ως αναγκαίο συστατικό σε πολλά από τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη που δοκιμάζονται επί του παρόντος, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ζητήματα σχετικά με την υγεία και το περιβάλλον.

Με πληροφορίες από group.vattenfall.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR