ガラス上のペロブスカイト太陽電池: 化石燃料が焼けつくもう一つの理由

インフレ抑制法の税額控除を利用するタイミングに合わせて、新しい低コストで高効率のペロブスカイト太陽電池が市場に出てきています。

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ペロブスカイト太陽電池は、21 世紀初頭から太陽光発電のイノベーターを魅了してきました。 ペロブスカイトは、より低いコストでより多くの出力を約束するため、化石燃料を排除するのに役立ちますが、気難しい材料を動作させるのは次のレベルの課題です。 それにもかかわらず、解決策は現れ始めており、その 1 つは何世紀も前から実証されている本物の素材であるガラスに関係しています。

このトピックに馴染みのない方のために説明すると、ペロブスカイト (CaTiO3) は、19 世紀に初めて確認された、天然に存在するカルシウム チタン酸化物鉱物です。 研究者たちが実験室でその構造を再現し、比較的低コストで合成ペロブクサイト太陽電池を生み出す方法を学ぶまで、20 世紀に存在していました (CleanTechnica の詳細については、こちらをご覧ください)。

ペロブスカイト太陽電池材料を溶液中に入れると、低コストの製造プロセスに役立ちます。 これらは、柔軟な表面を含むさまざまな表面に薄いフィルムとして塗装、印刷、スプレーまたは噴霧することができます。

「研究室で製造された要素は比較的安価であることに加えて、シリコンのサプライチェーンの問題を回避するのに役立つ可能性がある」と私たちは今年初めに指摘しました。 「ペロブスカイト太陽電池は、低コスト、高速スループット、大量生産プロセスに適しています。 また、薄く、柔軟で、軽量であるため、シリコン技術で可能なよりもはるかに多くの用途に使用できることを意味します。」

「ペロブスカイト材料は、優れた光吸収、電荷キャリア移動度、寿命を提供し、その結果、高いデバイス効率が得られ、低コストで業界規模の技術を実現する機会が得られます」と、エネルギー省の広大なネットワークの一部である国立再生可能エネルギー研究所は説明します。研究機関の。

それは素晴らしいことのように思えますが、合成ペロブスカイトは屋外で劣化するという点が異なります。 しかし、科学は挑戦を好み、さまざまな回避策がすぐに登場しました。

典型的な解決策の 1 つは、ペロブスカイトに鉛をドーピングすることですが、これはさらに別の課題、つまり、耐用年数が終了した処理で損傷や事故が発生した場合に鉛を環境からどのように排除するかという課題につながります。 解決策の中には、鉛吸収コーティングと自己修復コーティングがあります。 太陽電池が水に溶けるのを防ぐ添加剤も開発中です。

全ペロブスカイト太陽電池がいつか開発されるかもしれない。 その一方で、ペロブスカイトとシリコン太陽電池を組み合わせて効率を高める短期的なソリューションが登場しています。

ペロブスカイトの新興企業である Caelux が説明しているように、市販のペロブスカイト タンデム太陽電池の業界目標は、最低 30% の太陽光変換効率です。 Caelux は、ペロブスカイトでコーティングされたガラスの配合により、その目標をすぐ近くまで近づけることができると自信を持っているようです。

「Caelux の独自技術は、あらゆる新しい結晶シリコン モジュールの性能を向上させ、太陽エネルギーをより強力でコスト効率の高いものにします」と同社は説明しています。 「同社の主力製品である Caelux™ One は、既存の PV モジュール製造プロセスにシームレスに統合される革新的な製品です。」

新しいシリコンモジュールについて何か気づいたなら、それは重要です。 Caelux で強化されたタンデム太陽電池の性能は、シリコン技術による太陽光変換効率の最新の改善を利用して、太陽電池モジュールの全体的な性能を向上させることができます。

尋ねるべき良い質問の 1 つは、ガラス上のペロブスカイト材料の層がシリコン層の変換効率を妨げるかどうかです。 確かにそうなのですが、ペロブスカイト層からの余分な水分が違いを補い、多少は補われます。

昨年、コンサルティング会社 ReThink Energy は、効率 22% のシリコンセルの例を使用しました。 ペロブスカイトでコーティングされたガラスでは変換効率が 10% に低下しますが、全体の合計は 27.5% になります。 5.5% の差は、太陽電池アレイの寿命全体にわたる出力に大きな影響を与えます。