В 2019 году ООН сделала мрачное предупреждение: у мира есть лишь 10 лет, дабы принять меры по предотвращению катастрофического и необратимого изменения климата. Ископаемое топливо по-прежнему является источником энергии для мировой экономики, но от него быстро отказываются в пользу возобновляемых источников энергии: ветра, солнца и геотермальной энергии. И есть положительный эффект: пока нефтегазовый сектор сталкивается с наихудшим экзистенциальным кризисом в современной истории, спрос на ВИЭ всё равно неуклонно растёт.
Солнечные окна долгое время не воспринимались всерьёз, однако эта домашняя технология может сыграть значительную роль в нашей борьбе с изменением климата в не столь отдаленном будущем.
Перовскитовые солнечные окна
Инженеры разработали полупрозрачный солнечный элемент, который позволит окнам функционировать как солнечные панели, таким образом они «украсят» как архитектуру, так и производство энергии.
Вместо стандартного тёмно-синего и полностью непрозрачного кремния в солнечных окнах используются перовскитные солнечные элементы (PSC) для сбора электроэнергии. Действительно, всего двух квадратных метров (около 22 квадратных футов) PSC следующего поколения, тонированных в той же степени, что и нынешние застекленные коммерческие окна, было бы достаточно для выработки такого же количества электроэнергии, как у стандартной солнечной панели – около 140 Вт на метр.
Силиконовые панели
По данным МЭА, солнечная энергия обеспечила всего 592 ГВт, или всего 2,2%, от 26 571 ГВт в мире потребления электроэнергии в 2018 году. Это произошло после впечатляющего 20-процентного роста мировых фотоэлектрических установок до почти 100 ГВт. Более 90% установленных фотоэлектрических (PV) панелей были построены из кристаллизованного кремния.
У силиконовых панелей есть свои преимущества: они довольно прочные и относительно простые в установке. Благодаря достижениям в методах производства, они стали довольно дешевыми за последнее десятилетие, особенно поликристаллические панели, изготавливаемые на китайских заводах.
Тем не менее, они страдают серьезным недостатком: кремниевые фотоэлектрические панели довольно неэффективны, а самые доступные модели обеспечивают энергоэффективность всего на 7-16% в зависимости от размещения, ориентации и погодных условий. Si-панели имеют пластинчатую основу, что делает их более прочными и долговечными, но компромисс – это жертва эффективности.
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии NREL смогла создать композитный кремний-перовскитный элемент, поместив перовскиты поверх кремниевого солнечного элемента, чтобы сделать многопереходный солнечный, при этом новый элемент, который может похвастаться эффективностью в 27%.
Хорошая новость: ученые предполагают, что солнечные элементы из перовскита в конечном итоге достигают эффективности около 40%. Другими словами, будущие солнечные элементы могут быть на 50% более мощными, чем лучшие доступные в настоящее время модели.
Короче говоря, солнечные окна обладают огромным потенциалом в качестве источника энергии. Подумайте только, мы могли бы легко генерировать 40% нашей потребности в электроэнергии, если бы на каждой крыше были установлены солнечные батареи. А теперь представьте, что мы могли бы сделать, если бы могли использовать солнечные элементы не только на крышах домов, но и на вертикальных фасадах, таких как стены и окна. Мы можем достичь почти 100% общего производства электроэнергии только за счет встроенных в здания солнечных батарей.
Источник: RusCable.