Ακόμα πιο κοντά στο «Ιερό Δισκοπότηρο» της τεχνολογίας των ηλιακών panels

Οι επιστήμονες κατασκεύασαν ένα φτηνό και εύκαμπτο ηλιακό στοιχείο που αντέχει για σχεδόν 10 φορές περισσότερο από άλλα του τύπου του, μια πρόοδος που θα μπορούσε μια μέρα να συμβάλει στην επανάσταση στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας. Συχνά αναφέρονται ως το «ιερό δισκοπότηρο» της ηλιακής ενέργειας, τα στοιχεία περοβσκίτη προσφέρουν μια ελαφριά εναλλακτική λύση στην παραδοσιακή ηλιακή τεχνολογία που βασίζεται στο πυρίτιο. Η εύκαμπτη δομή τους επιτρέπει την εφαρμογή τους σε αυτοκίνητα και τηλέφωνα με τη μορφή εκτυπώσιμου στρώματος, ώστε να μπορούν να φορτίζουν εν κινήσει.

Ακούγεται πολύ καλό για να είναι αληθινό; Οι περοβσκίτες έρχονται με ορισμένες σημαντικές αδυναμίες. Συγκεκριμένα, υποβαθμίζονται γρήγορα λόγω χημικών αντιδράσεων με την υγρασία του αέρα που τους κάνουν να διαρρέουν ιώδιο. Όμως τώρα, μια ομάδα ερευνητών έχει βρει μια λύση σε αυτό το πρόβλημα. Με την ενσωμάτωση νανοσωματιδίων μέσα στους περοβσκίτες, δημιούργησαν ένα νέο στοιχείο που διαρκεί για 1.530 ώρες, μια σχεδόν δεκαπλάσια αύξηση σε σχέση με τα προηγούμενα σχέδια ηλιακών στοιχείων περοβσκίτη.

«Αντιμετωπίζοντας αυτές τις κοινές προκλήσεις που βλέπουμε με την ηλιακή τεχνολογία περοβσκίτη, η έρευνά μας ανοίγει διάπλατα τις πόρτες για φθηνότερη, αποδοτικότερη και ευρύτερα προσβάσιμη ηλιακή ενέργεια», ανέφερε σε δήλωσή του ο συν-συγγραφέας της μελέτης Imalka Jayawardena, ερευνητής μηχανικός στο Ινστιτούτο Προηγμένης Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου Surrey στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Αυτό που πετύχαμε εδώ είναι ένα κρίσιμο βήμα προς την ανάπτυξη ηλιακών στοιχείων υψηλής απόδοσης που μπορούν να αντέξουν σε πραγματικές συνθήκες – φέρνοντάς μας πιο κοντά στην εμπορική τους χρήση σε παγκόσμια κλίμακα».

Ως η ταχύτερα αναπτυσσόμενη και φθηνότερη μορφή ανανεώσιμης ενέργειας, η ηλιακή ενέργεια είναι το κλειδί για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Ωστόσο, η ανάπτυξη της τεχνολογίας εμποδίζεται από την εξάρτησή της από το πυρίτιο, έναν πεπερασμένο και μη ανανεώσιμο πόρο που, στην καθαρότερη μορφή του, είναι δαπανηρό να παραχθεί.

Για να παρακάμψουν αυτό το εμπόδιο, οι επιστήμονες προσπάθησαν να αναπτύξουν εναλλακτικές λύσεις περοβσκίτη – συνθετικές εκδοχές των φυσικών κρυστάλλων οξειδίου του τιτανίου ασβεστίου που μπορούν να κατασκευαστούν με ένα κλάσμα του κόστους. Αλλά σε αντίθεση με τα στοιχεία καθαρού πυριτίου, τα οποία μπορούν να αντέξουν για δεκαετίες, τα ηλιακά στοιχεία από περοβσκίτη αντέχουν μόνο για 100 περίπου ώρες, περιορίζοντας δραστικά τη χρησιμότητά τους.

Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες αναζήτησαν έναν τρόπο να παγιδεύσουν το ιώδιο που διαρρέει από τους περοβσκίτες. Η λύση τους ήταν να ενσωματώσουν μικροσκοπικά νανοσωματίδια οξειδίου του αλουμινίου μέσα στα κύτταρα κατά την κατασκευή τους. Αυτό όχι μόνο απέτρεψε τη διαρροή του ιωδίου αλλά δημιούργησε και μια πιο ομοιόμορφη και ηλεκτρικά αγώγιμη δομή.

Αφού δοκίμασαν αυτά τα στοιχεία σε συνθήκες ακραίας θερμότητας και υγρασίας, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα τροποποιημένα στοιχεία διατήρησαν υψηλή απόδοση για περισσότερους από δύο μήνες (1.530 ώρες), μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τη διάρκεια ζωής των 160 ωρών των μη ενισχυμένων στοιχείων περοβσκίτη. Οι ερευνητές σκοπεύουν να συνεχίσουν τη διερεύνηση της νέας τους τεχνικής για να δουν αν αυτά τα κέρδη μπορούν να αξιοποιηθούν περαιτέρω.

«Πριν από μια δεκαετία, η ιδέα ότι τα ηλιακά στοιχεία περοβσκίτη θα άντεχαν τόσο πολύ σε πραγματικές συνθήκες φαινόταν απρόσιτη», δήλωσε στην ανακοίνωση η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Hashini Perera, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Προηγμένης Τεχνολογίας. «Με αυτές τις βελτιώσεις, ανοίγουμε νέους δρόμους όσον αφορά τη σταθερότητα και την απόδοση, φέρνοντας την τεχνολογία περοβσκίτη πιο κοντά στο να γίνει μια κύρια ενεργειακή λύση».

[via]