Energia solară este liderul incontestabil al inovației în sustenabilitate. Drept dovată, vorbim astăzi despre celulele solare din perovskite, care promit să depășească limitele actuale de eficientă și accesibilitate ale panourile tradiționale din siliciu.
Dar ce sunt celulele solare perovskite, cum funcționează și de ce sunt considerate o revoluție în acest domeniu? Haideți să explorăm împreună!
Istoria perovskitelor: De la descoperire la tehnologie solara
Materialul perovskit a fost descoperit pentru prima dată în anul 1839 de către mineralogul german Gustav Rose, în Munții Ural din Rusia. Acest mineral, compus din titan și calciu (CaTiO₃), a fost denumit astfel în amintirea minerologului rus Lev Perovski. Timp de mai bine de un secol, perovskitele au fost studiate pentru diverse aplicații în electronică, inclusiv în supraconductori și senzori.
Abia în 2009, perovskitele au fost utilizate pentru prima dată în celule solare, când cercetătorii au descoperit că acestea pot transforma eficient lumina solară în energie electrică. Din acel moment, cercetările au continuat, iar astăzi au ajuns să rivalizeze cu celulele din siliciu, folosite în mod traditional la fabricația modulelor fotovltaice.
Structura chimica a celulelor perovskite
Perovskitele sunt materiale cu o structură cristalină specifică, denumită ABX₃, unde:
- A reprezintă un cation organic sau anorganic (de exemplu, metilamoniu sau cesiu).
- B este un cation metalic, precum plumbul (Pb²⁺) sau staniul (Sn²⁺).
- X este un anion halogen, cum ar fi iodul, bromul sau clorul.
Această structură permite perovskitelor să absoarbă eficient lumina solară și să o convertească în energie electrică.
De ce sunt celulele perovskite o tehnologie revolutionara?
Celulele solare perovskite au cunoscut o creștere spectaculoasă a eficienței, de la 3,8% în 2009 la peste 26% în prezent, în condiții de laborator. Unele modele tandem perovskite-siliciu pot atinge chiar eficiențe de până la 45%, potrivit cercetărilor recente. Aceasta le face una dintre cele mai promițătoare tehnologii solare.
Perovskitele pot fi fabricate prin metode relativ simple, cum ar fi depozitele pe peliculă subțire, la temperaturi joase. Acest proces necesită mai puțină energie decât fabricarea celulelor din siliciu și reduce atât costurile, cât și amprenta de carbon.
Materialele perovskite pot fi aplicate pe substraturi flexibile, ceea ce le face potrivite pentru aplicații inovatoare, cum ar fi fațadele inteligente sau vehiculele electrice.
Provocarile celulelor perovskite
Deși promițătoare, aceste celule solare se confruntă cu anumite obstacole:
Stabilitatea pe termen lung
Perovskitele sunt sensibile la factori precum umiditatea și razele UV, ceea ce le limitează durabilitatea.
Impactul asupra mediului
Multe celule conțin plumb, un material toxic. Cercetările actuale explorează utilizarea staniului ca alternativă, însă eficiențele obținute sunt mai mici.
Producția industrial
Deși eficiența în laborator este remarcabilă, scalarea la nivel industrial necesită îmbunătățiri în metodele de fabricație.
Compararea celulelor perovskite cu cele din siliciu
Eficiență
Celulele din siliciu au atins o eficiență de aproximativ 26%, dar perovskitele au avantajul de a atinge eficiențe mai mari, mai ales în configurații tandem. Studiile arată că aceste celule pot depăși limita de 45%, oferind astfel mai multă energie pentru aceeași suprafață.
Costuri
Fabricarea celulelor din siliciu implică temperaturi ridicate și procese complexe, ceea ce crește costurile. În schimb, celulele perovskite sunt produse prin metode mai simple și mai ieftine.
Flexibilitate
Spre deosebire de panourile rigide din siliciu, perovskitele pot fi integrate în materiale flexibile, ceea ce ar revoluționa aplicațiile acestora pe suprafețe diverse.
Durabilitate
Celulele din siliciu sunt extrem de rezistente și pot avea o durată de viață de peste 25 de ani. În contrast, perovskitele necesită soluții suplimentare pentru a le crește stabilitatea.
În concluzie, celulele perovskite au potențialul de a transforma industria energiei solare. Acestea oferă o combinație de eficiență ridicată, costuri reduse și versatilitate. Deși există provocări legate de stabilitate și sustenabilitate, progresele rapide din cercetare indică faptul că aceste obstacole vor fi depășite.
