Η νέα πολιτική των ΗΠΑ στηρίζει ακριβές και ρυπογόνες πηγές ενέργειας, ενώ περιορίζει τις πιο προσιτές και οικονομικές λύσεις, ιδιαίτερα την ηλιακή ενέργεια
Παρ’ όλα αυτά, η εγχώρια βιομηχανία ηλιακής ενέργειας εξακολουθεί να ξεπερνά κατά πολύ τους ανταγωνιστές της όσον αφορά τη νέα εγκατεστημένη ισχύ στο ηλεκτρικό σύστημα της χώρας και σύντομα αναμένεται να δεχθεί νέα ώθηση χάρη στη νέα τεχνολογία ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη.
Η διαφορά των ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη
Το πυρίτιο κατέχει εδώ και καιρό την προτιμώμενη θέση ως προς την ισορροπία μεταξύ απόδοσης, ανθεκτικότητας και κόστους των ηλιακών κυττάρων, ενώ το κόστος των ηλιακών κυττάρων πυριτίου έχει μειωθεί σημαντικά από τις αρχές της δεκαετίας του 2000. Ωστόσο, περαιτέρω μειώσεις ενδέχεται να είναι περιορισμένες, ελλείψει μιας νέας τεχνολογικής ανακάλυψης.
Οι υποστηρικτές της ηλιακής ενέργειας αναζητούν εδώ και χρόνια μια τεχνολογία που θα μειώσει ακόμη περισσότερο το κόστος των ηλιακών κυττάρων, και εδώ ακριβώς έρχεται ο περοβσκίτης. Βασισμένοι στο φυσικό ορυκτό περοβσκίτη, οι συνθετικοί περοβσκίτες προσφέρουν πλεονεκτήματα έναντι του πυριτίου όσον αφορά το κόστος, την απόδοση και την εφοδιαστική αλυσίδα.
Με τη μορφή μελανιού ή βαφής, τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη μπορούν απλώς να ψεκαστούν ή να εκτυπωθούν πάνω σε μια επιφάνεια, χρησιμοποιώντας ευρέως διαδεδομένες μεθόδους παραγωγής τύπου roll-to-roll.
Ο περοβσκίτης παρουσιάστηκε για πρώτη φορά ως πολλά υποσχόμενο υλικό για ηλιακά κύτταρα το 2009, όμως η περιορισμένη ανθεκτικότητά του αποτέλεσε αρχικά σημαντικό εμπόδιο. Πιο πρόσφατα, έχουν εμφανιστεί λύσεις κατάλληλες για εμπορική αξιοποίηση, όπως ο συνδυασμός ενός στρώματος περοβσκίτη με πυρίτιο σε ένα διπλό (tandem) ηλιακό κύτταρο.
Στην προσπάθεια βελτίωσης της απόδοσης, οι ερευνητές των περοβσκιτών έχουν στραφεί και στα ηλιακά κύτταρα τριπλής επαφής (triple-junction). Όπως υποδηλώνει και η ονομασία τους, χρησιμοποιούν τρία διαφορετικά υλικά.
Πέρυσι, για παράδειγμα, ερευνητική ομάδα στην Αυστραλία πέτυχε απόδοση μετατροπής της ηλιακής ενέργειας 23,3% σε κύτταρο τριπλής επαφής διαστάσεων περίπου 2,5 τετραγωνικών ιντσών, αποτελούμενο από δύο τύπους περοβσκίτη και πυρίτιο. Οι ερευνητές ανέφεραν επίσης απόδοση μετατροπής 27,06% για μικρότερη έκδοση επιφάνειας 1 τετραγωνικού εκατοστού.
Τα πιο πρόσφατα νέα από τον τομέα των ηλιακών κυττάρων τριπλής επαφής προέρχονται από τη Γερμανία, όπου ερευνητές του HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie) συνδύασαν ένα ακόμη υλικό του 21ου αιώνα, το γραφένιο, με τον περοβσκίτη. Το νέο κύτταρο αξιοποιεί τη φύση των υλικών ως αυτοσυναρμολογούμενα μονοστρώματα (SAMs).
Για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας, η ομάδα επικεντρώθηκε στην αντικατάσταση του ευρέως χρησιμοποιούμενου αγώγιμου πολυμερούς poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(styrenesulfonate), γνωστού ως PEDOT, χρησιμοποιώντας μια σύνθεση βασισμένη στο γραφένιο. «Συνολικά, τα ευρήματά μας αποδεικνύουν τις τεράστιες δυνατότητες των πολυστρωματικών διατάξεων αποκλειστικά με περοβσκίτη που βασίζονται σε SAMs και φέρνουν αυτή την πολλά υποσχόμενη τεχνολογία ένα βήμα πιο κοντά σε υψηλότερα επίπεδα βιομηχανικής ωριμότητας», ανέφεραν οι ερευνητές στο επιστημονικό περιοδικό Joule.
Ελαφρύτερα ηλιακά πάνελ, περισσότερη ηλιακή ενέργεια στις στέγες
Όταν ο πρώην πρόεδρος Obama ανέλαβε τα καθήκοντά του το 2009, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ στήριξε δυναμικά την έρευνα και ανάπτυξη γύρω από τον περοβσκίτη. Αν και η απόδοση μετατροπής των πρώτων ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη τότε μόλις που έφθανε σε μονοψήφια ποσοστά, οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής αναγνώρισαν τις δυνατότητές του να αλλάξει ριζικά το κόστος και την απόδοση της ηλιακής τεχνολογίας.
Το HZB αποτελεί μόνο ένα από τα πολλά παραδείγματα παγκοσμίως. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, πέρυσι, ο οργανισμός χρηματοδότησης Innovate UK υποστήριξε τη συνεργασία μεταξύ του Queen Mary University of London και της νεοφυούς εταιρείας Power Roll, με στόχο να καλυφθεί ένα σημαντικό κενό στην παγκόσμια αγορά φωτοβολταϊκών στεγών.
«Τα παραδοσιακά φωτοβολταϊκά πάνελ πυριτίου είναι βαριά και άκαμπτα, γεγονός που περιορίζει τα σημεία στα οποία μπορούν να εγκατασταθούν. Σχεδόν το 30% των εμπορικών στεγών παγκοσμίως δεν μπορεί να αντέξει το βάρος τους. Αυτό εξηγεί εν μέρει γιατί μόνο το 2% των κτιρίων παγκοσμίως διαθέτει φωτοβολταϊκά πάνελ, παρά το γεγονός ότι ο ήλιος παρέχει στη Γη μέσα σε μία ώρα αρκετή ενέργεια για να καλύψει τις παγκόσμιες ανάγκες ενός ολόκληρου έτους», επισημαίνει το πανεπιστήμιο.
Το ποσοστό αυτό περιλαμβάνει περίπου 12 δισεκατομμύρια τετραγωνικά μέτρα στεγών μόνο στο Ηνωμένο Βασίλειο που δεν μπορούν να υποστηρίξουν συμβατικά φωτοβολταϊκά πάνελ, αλλά μπορούν να δεχθούν το πολύ μικρότερο βάρος που προσφέρει η τεχνολογία περοβσκίτη.
Το Queen Mary επισημαίνει επίσης ότι η παραγωγή πυριτίου είναι μια ιδιαίτερα ενεργοβόρα διαδικασία. Από αυτή την άποψη, δεν αξιοποιεί πλήρως τις δυνατότητες της ηλιακής τεχνολογίας για την απανθρακοποίηση.
Η μεγάλη πρόκληση για τον περοβσκίτη είναι η μετάβαση στη μαζική παραγωγή. Για την Power Roll αυτό σημαίνει την προσθήκη ενός συστήματος ανίχνευσης ελαττωμάτων που μπορεί να εντοπίζει ατέλειες σε λεπτές μεμβράνες πάχους μικρότερου του ενός χιλιοστού. Το Queen Mary συμβάλλει στην προσπάθεια εφαρμόζοντας νέα τεχνολογία οπτικής επιθεώρησης στον εξοπλισμό παραγωγής.
Η νέα αυτή διαδικασία αναπτύχθηκε από τον επιστήμονα του Queen Mary, Dr Stoichko Dimitrov, ενώ η συνεργασία με την Power Roll αποτελεί την πρώτη φορά που εφαρμόζεται σε σύστημα βιομηχανικής κλίμακας.
www.worldenergynews.gr
