Silizium-Kalzium-Titan-Erz-Solarzellen werden die Effizienz der Stromerzeugung völlig verändern
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Herkömmliche Solarzellen auf Basis von Silizium-Halbleiterverbindungen haben einen theoretischen maximalen Wirkungsgrad von 29 % bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Durch die Verschmelzung der zweiten Perowskitschicht mit der Basissiliziumschicht könnten Solarzellen diese Effizienzschwelle jedoch in naher Zukunft überschreiten.
Perowskit ist eine Art Verbindung mit der gleichen Kristallstruktur wie das Calciumtitanoxid-Mineral. Dieses hochflexible Material kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden, darunter Ultraschallmaschinen, Speicherchips und Solarzellen zur Stromerzeugung. Neuere Forschungen zeigen, dass Perowskit ein sein könnte"Geheimwaffe"die Effizienz der Stromerzeugung in der Solarzellenindustrie auf ein neues Niveau zu heben.
Die aktuelle Solarzellentechnologie nähert sich schnell ihrem höchsten Effizienzniveau, erreicht aber immer noch nicht das Niveau, das für Solarenergie als wichtiger mildernder Faktor bei der Bekämpfung der globalen Erwärmung erforderlich ist. Wissenschaftler haben erklärt, dass der Wirkungsgrad über 30 % liegen muss und die Installationsrate neuer Solarmodule zehnmal höher sein muss als die derzeitige Akzeptanzrate.
Durch das Hinzufügen einer zusätzlichen Schicht aus Kalziumtitanoxid (beide mit Halbleitereigenschaften) auf einem Siliziumsubstrat kann die aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie verbessert werden. Die Siliziumschicht fängt Elektronen im roten Licht ein, während die Kalziumtitanschicht blaues Licht einfängt. Die Verbesserung der Energieabsorptionskapazität wird zu einem Rückgang des Gesamtpreises für Solarenergie führen und dadurch den Einsatz und die Einführung von Solarmodulen beschleunigen.
Wissenschaftler haben mehrere Jahre damit verbracht, eine effiziente Silizium-Kalzium-Titan-Solarzellentechnologie zu entwickeln, und das Jahr 2023 scheint einen wichtigen Meilenstein auf diesem Gebiet zu markieren. Jüngste Forschungsfortschritte haben die Effizienz von Batterien der Silizium-Perowskit-Serie erfolgreich auf über 30 % verbessert. Der Fortschritt ist so schnell, dass diese Technologie bald ihre verbesserte Funktionalität in kommerziellen Produkten zeigen wird.
Stefaan De Wolf, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften an der King Abdullah University of Science and Technology in Saudi-Arabien, glaubt, dass der Bereich der Solarzellentechnologie im Jahr 2023 erhebliche Fortschritte bringen wird. De Wolfs Team hat bei Silizium-Perowskit-Solarzellen einen Wirkungsgrad von 33,7 % erreicht, die Einzelheiten ihrer Arbeit müssen jedoch noch in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht werden.Eine andere Forschungsgruppe unter der Leitung von Steve Albrecht vom Helmholtz-Zentrum für Materialien und Energie Berlin in Deutschland veröffentlichte kürzlich eine Studie über eine in Reihe geschaltete Silizium-Perowskit-Batterie, die einen Stromumwandlungswirkungsgrad von bis zu 32,5 % erreichen kann. Die dritte Gruppe unter der Leitung von Xin Yu Chin von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Lausanne, Schweiz, hat bewiesen, dass der Wirkungsgrad der Serienbatterie 31,25 % erreicht"das Potenzial hoher Effizienz und niedriger Herstellungskosten".
De Wolf erklärte, dass das Überschreiten der 30-Prozent-Energieschwelle das Vertrauen der Menschen stärken werde"leistungsstarke und kostengünstige Photovoltaik-Stromerzeugung auf den Markt gebracht werden kann". Bis 2022 wird die Solarstromerzeugungskapazität 1,2 Terawatt (TW) erreichen und bis 2050 muss sie auf mindestens 75 TW erhöht werden, um die katastrophalste Situation zu lindern, die durch die globale Erwärmung und Treibhausgasemissionen verursacht wird.