Kalsiumtitaani-aurinkokennojen käyttöikä pidennetty 30 vuoteen

Science-lehden uusimman numeron mukaan Princetonin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet ensimmäiset kaupallisesti elinkelpoiset kalsiumtitaniittiaurinkokennot, mikä on tärkeä virstanpylväs kehittyvälle uusiutuvan energian teknologialle. Tiimi odottaa laitteensa toimivan noin 30 vuotta alan standardia pitempään, mikä ylittää selvästi aurinkokennojen 20-vuoden käyttöiän kynnyksen.

Laite ei ole vain kestävä, se täyttää myös yleiset energiatehokkuusstandardit. Se on ensimmäinen laatuaan, joka kilpailee piipohjaisten kennojen suorituskyvyn kanssa.

Perovskiitit ovat puolijohteita, joissa on erityinen kiderakenne ja jotka sopivat ihanteellisesti aurinkokennoteknologiaan. Ne voidaan valmistaa huoneenlämmössä ja ne käyttävät paljon vähemmän energiaa kuin pii, mikä tekee niistä halvempia ja kestävämpiä tuottaa.

Varhaiset perovskite-aurinkokennot (PSC:t) ilmestyivät vuosina 2009–2012 ja kestivät vain muutaman minuutin. Vuoden 2017 ennätys oli akkutoiminnan vuosi jatkuvassa valaistuksessa huoneenlämmössä, kun taas uusi laite pystyi toimimaan laboratoriomaisissa olosuhteissa viisi vuotta. Ennätyssuunnittelu korostaa PSC:iden kestävää potentiaalia, erityisesti keinona työntää aurinkokennoteknologiaa piin rajojen ulkopuolelle, tutkijat sanoivat.

Tällä kertaa tutkijat kerrostivat erilaisia ​​materiaaleja optimoidakseen valon absorption ja suojaten samalla haavoittuvimpia alueita altistumiselta. He kehittivät ultraohuen "kaksiulotteisen päällyskerroksen" kahden keskeisen ainesosan väliin: absorboivan perovskiittikerroksen ja varautuneen kerroksen, joka on valmistettu kuparisuoloista ja muista aineista. Tavoitteena on estää perovskiittisten puolijohteiden palaminen loppuun viikkojen tai kuukausien kuluessa.

Tutkijat muuttivat myös malleja kymmeniä kertoja, muuttivat pieniä yksityiskohtia geometriassa ja peittokerrosten lukumäärässä sekä kokeilivat kymmeniä materiaaliyhdistelmiä. Kokeelliset tulokset osoittavat, että uusi laite pystyy saavuttamaan yli 80 prosentin huipputehokkuuden noin 35 asteen keskilämpötilassa ja jatkuvassa valaistuksessa vähintään 5 vuoden ajan.

Pitkällä aikavälillä perovskiitteja voidaan valmistaa huoneenlämmössä, tutkijat sanovat, ja niiden valmistuksessa vältetään suurten fossiilisten polttoaineiden polttaminen. Mutta uusien teknologioiden kehitys ei tarkoita, että PSC:t korvaavat suurelta osin piilaitteita, vaan pikemminkin täydentävät vanhoja tekniikoita tehden aurinkopaneeleista halvempia, tehokkaampia ja kestävämpiä ja laajentamalla aurinkoenergiaa nykyaikaiseen elämään. Lisää uusia alueita.