Պերովսկիտների միջոցով հաջորդ սերնդի արևային մարտկոցներ ստեղծելու տեխնոլոգիան ավելի էժան է և էկոլոգիապես մաքուր է

Society 28 November, 2023 17:25

Overclockers.ru-ն գրում է, որ 21-րդ դարում էներգիայի վերականգնվող աղբյուրները գնալով ավելի կարևոր են դառնում: 2011-ից 2021 թվականներին նրանց մասնաբաժինն էներգիայի ընդհանուր արտադրության մեջ 20 %-ից հասել է 28 %-ի։ Իսկ վերականգնվող էներգիայի ամենատարածված աղբյուրներից է արևային ֆոտոգալվանային էներգիան, որը ստացվում է արևային մարտկոցների միջոցով։

Այսօր արևային մարտկոցներն էներգիա ստանալու ամենահեռանկարային և էկոլոգիապես մաքուր մեթոդներից են: Այն հիմնված է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օգտագործման վրա։ Ինչպես մենք բոլորս լավ գիտենք դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից, լույսը հարվածելով կիսահաղորդչային նյութին (սովորաբար սիլիցիում) ստեղծում է պոտենցիալ տարբերություն դրա մեջ: Դա էլ առաջացնում է էլեկտրոնների շարժում, այսինքն էլեկտրական հոսանք։

Արևային մարտկոցների արդյունավետությունը կարող է տարբեր լինել կախված տեսակից, որակից և արտադրողից: Արևային մարտկոցների որոշ տեսակների համար այն կարող է հասնել 25 տոկոսի կամ ավելի: Միջին ցուցանիշները մի փոքր ավելի համեստ են և կազմում են մոտ 15-20 %: Այստեղ հարկ է նշել, որ խոսքը գնում է կոմերցիոն պանելների արդյունավետության մասին, այսինքն հասանելի ցանկացած շահագրգիռ կողմի գնման համար։

Արևային մարտկոցների օգտագործումը կարող է զգալիորեն նվազեցնել կախվածությունն էներգիայի ավանդական աղբյուրներից, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը և բնական գազը: Միաժամանակ զգալիորեն կրճատվում են ջերմոցային գազերի և այլ վնասակար նյութերի արտանետումները մթնոլորտ։

Թվում է, թե դա է ճանապարհը դեպի պայծառ կանաչ ապագա: Բայց իրականում ամեն ինչ այնքան էլ վարդագույն չէ։ Արևային մարտկոցներն ունեն մի շարք թերություններ, որոնք խոչընդոտում են դրանց լայն կիրառմանը։ Ընդ որում, այդ թերությունները կարելի է բաժանել երկու մեծ խմբի՝ հիմնարար և ընթացիկ։ Այս հոդվածում մենք չենք կենտրոնանա հիմնարար թերությունների վրա: Նրանք հասկանալի են և, ավաղ, անհաղթահարելի։ Օրինակ արևային մարտկոցը չի աշխատում մթության կամ վատ լուսավորության պայմաններում, և դժվար թե այստեղ ինչ-որ բան փոխվի։

Բայց արժե ավելի մանրամասն անդրադառնալ որոշ ընթացիկ թերությունների վրա։ Նախ, թեև վերջին տարիներին արևային մարտկոցների արժեքը նվազեցնելու միտում է նկատվում, սակայն դրանք դեռևս մատչելի չեն բոլորի համար։ Երկրորդ, չնայած նրանց ակնհայտ էկոլոգիական լինելուն, արևային մարտկոցները չեն կարող ամբողջությամբ դիտարկվել որպես այդպիսին: Ի վերջո, դրանց արտադրության գործընթացը բավականին մեծ էներգիա է պահանջում, որը ոչ մի դեպքում էկոլոգիապես մաքուր չէ։

Հաջորդ սերնդի արևային մարտկոցների նյութերն արտադրվելու համար ավելի էժան և էկոլոգիապես մաքուր կլինեն, քան սովորական սիլիկոնային բջիջները, սակայն դեռևս կան չլուծված խնդիրներ սարքերը բավականաչափ ամուր և դիմացկուն դարձնելու համար: Գիտնականների միջազգային թիմի կողմից առաջարկված նոր տեխնոլոգիան կհեշտացնի արդյունավետ և կայուն պերովսկիտային արևային բջիջների մշակումը, որոնք անվանվել են իրենց յուրահատուկ բյուրեղային կառուցվածքի պատճառով, և որը գերազանցում է սիլիկոնային բջիջներին տեսանելի լույսը կլանելու գործում:

Պերովսկիտներն այսօր համարվում են շատ խոստումնալից տեխնոլոգիա, քանի որ դրանք կարող են արտադրվել սենյակային ջերմաստիճանում օգտագործելով ավելի քիչ էներգիա, քան սովորական սիլիցիումային տարրերի արտադրության մեջ: Դա նրանց ավելի գրավիչ է դարձնում տնտեսական տեսանկյունից։ Այնուամենայնիվ, այդ սարքերի ստեղծման համար օգտագործվող նյութերը՝ օրգանական-անօրգանական հիբրիդային մետաղների հալոգենիդները, պարունակում են օրգանական բաղադրիչներ, որոնք զգայուն են արտաքին այնպիսի գործոնների նկատմամբ, ինչպիսիք են խոնավությունը, թթվածինը և ջերմությունը, և դրանք կարող են հանգեցնել դրանց արդյունավետության արագ անկմանը:

Այդ խնդրի լուծումներից մեկը ներառում է դրա փոխարեն ամբողջովին անօրգանական պերովսկիտային նյութերի օգտագործումը, ինչպիսին է ցեզիումի կապարի յոդիդը, որը ունի լավ էլեկտրական հատկություններ և գերազանց շրջակա միջավայրի դիմադրություն: Ցավոք, այս նյութը պոլիմորֆ է, այսինքն ունի մի քանի տեսակներ տարբեր բյուրեղային կառուցվածքներով։ Դրա երկու ֆոտոակտիվ փուլերը հիանալի են արևային բջիջներ ստեղծելու համար, բայց, ցավոք, դրանք հեշտությամբ կարող են վերածվել անցանկալի ոչ ֆոտոակտիվ փուլի նույնիսկ նորմալ պայմաններում հանգեցնելով արևային բջիջների արդյունավետության նվազմանը: Դա մոտավորապես նույնն է, ինչ եթե հրաշալի ադամանդե ականջօղերը դառնան երկու կտոր ածուխ։

Գիտնականներին հաջողվել է համատեղել ցեզիումի յոդիդի երկու ֆոտոակտիվ պոլիմորֆներ և հանգեցնել ֆազային հետերակցման ձևավորմանը, որը կարող է ճնշել անցումն անցանկալի փուլի: Հետերոանցումները ստեղծվում են տարբեր օպտոէլեկտրոնային հատկություններով տարբեր կիսահաղորդչային նյութերի, օրինակ՝ արևային մարտկոցի շերտերի շերտավորման միջոցով։

«Այս աշխատանքի հիանալի բանն այն է, որ ցույց է տալիս, որ միևնույն նյութի երկու պոլիմորֆների միջոցով միևնույն նյութի երկու պոլիմորֆներ ստեղծելը խոստումնալից ճանապարհ է: Դա բարելավում է նյութի կայունությունը և կանխում է երկու փուլերի փոխադարձ փոխարկումը: Երկու փուլերի միջև հետևողական ինտերֆեյսի ձևավորումը թույլ է տալիս էլեկտրոններին հեշտությամբ անցնել սարքի միջով, ինչը հանգեցնում է էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության բարձրացմանը», — պատմել է Փենսիլվանի նահանգի համալսարանի դասախոս և հետազոտության համահեղինակ Նելսոն Ձադեն:

Հետազոտողները ստեղծել են նախատիպ, որը հասել է էներգիայի փոխակերպման 21,59 % արդյունավետության, որը ամենաբարձրներից մեկն է այդ տեսակի սարքերի համար և նաև ունի գերազանց կայունություն: Դրանք պահպանել են իրենց սկզբնական արդյունավետության ավելի քան 90 %-ը շրջակա միջավայրի պայմաններում 200 ժամ պահպանվելուց հետո, ասել է Ձադեն:

«Այդ նախնական փորձերն ընդգծում են մեր մոտեցման ներուժը՝ գերխոշոր պերովսկիտային արևային բջիջների մոդուլներ մշակելու և դրանց կայունությունը հուսալիորեն գնահատելու համար: Մենք կարծում ենք, որ այդ մոտեցմամբ մոտ ապագայում հնարավոր կլինի բարձրացնել նման արևային մարտկոցների արդյունավետությունը 25 %-ից ավելի։ Եվ երբ մենք դա անենք, հետազոտությունների առևտրայնացումը շատ մոտ կլինի»,— ասել է Ձադեն:

Հայաստանում արևային պանելներ արտադրող առաջին և միակ ընկերությունը Սոլարոնն է։ Տեղադրե՛ք SolarOn արևային կայան և զրոյացրեք էլեկտրաէներգիայի ծախսը:

Գրե՛ք կամ զանգահարեք և ստացեք անվճար հաշվարկ Ձեզ անհրաժեշտ արևային կայանի հզորությանն ու արժեքի վերաբերյալ։