admin 
ŠIS STRAIPSNIS YRA perpublikuota iš Pokalbis pagal a Creative Commons licencija.
Saulės kolektorių, sumontuotų ant stogų ir didelių energijos ūkių, vaizdas tapo įprastas daugelyje pasaulio regionų. Net pilkoje ir lietingoje JK saulės energija tampa pagrindiniu elektros energijos gamybos veikėju.
Šį saulės energijos padidėjimą skatina du pagrindiniai pokyčiai. Pirma, mokslininkai, inžinieriai ir pramonės atstovai mokosi, kaip gaminti saulės baterijas milijardais. Kiekvienas gamybos etapas yra kruopščiai optimizuotas, kad jie būtų pagaminti labai pigiai. Antrasis ir reikšmingiausias yra nenutrūkstamas plokščių energijos konvertavimo efektyvumo padidėjimas – matas, nurodantis, kiek saulės šviesos gali paversti elektros energija.
Kuo didesnis saulės baterijų efektyvumas, tuo pigesnė elektra. Tai gali priversti jus susimąstyti: kiek galime tikėtis, kad saulės energija taps efektyvi? Ir ar tai sumažins mūsų sąskaitas už energiją?
Šiandien parduodamos saulės baterijos paverčia apie 20–22 procentus saulės šviesos į elektros energiją. Tačiau nauji tyrimai, paskelbti žurnale Nature, parodė, kad naudojant naują technologiją, vadinamą tandeminiais saulės elementais, ateities saulės baterijų efektyvumas gali siekti net 34 procentus. Tyrimas rodo rekordinį tandeminių saulės elementų galios konversijos efektyvumą.
Kas yra tandeminiai saulės elementai?
Tradiciniai saulės elementai gaminami iš vienos medžiagos, kad sugertų saulės šviesą. Šiuo metu beveik visos saulės baterijos yra pagamintos iš silicio – tos pačios medžiagos, kuri yra mikroschemų šerdyje. Nors silicis yra brandi ir patikima medžiaga, jo efektyvumas ribojamas iki maždaug 29 proc.
Siekdami įveikti šią ribą, mokslininkai ėmėsi tandeminių saulės elementų, kurie sukrauna dvi saulės medžiagas vieną ant kitos, kad gautų daugiau saulės energijos.
Naujajame „Nature“ dokumente energijos milžinės LONGi tyrėjų komanda pranešė apie naują tandeminį saulės elementą, kuriame sujungtos silicio ir perovskito medžiagos. Dėl patobulinto saulės spindulių surinkimo naujasis perovskito ir silicio tandemas pasiekė pasaulio rekordą – 33,89 proc.
Perovskito saulės medžiagos, kurios buvo atrastos mažiau nei prieš du dešimtmečius, tapo idealiu nusistovėjusios silicio technologijos papildymu. Paslaptis slypi jų gebėjime sugerti šviesą. Perovskito medžiagos gali užfiksuoti didelės energijos mėlyną šviesą efektyviau nei silicis.
Tokiu būdu išvengiama energijos nuostolių ir padidėja bendras tandemo efektyvumas. Kitos medžiagos, vadinamos III-V puslaidininkiais, taip pat buvo naudojamos tandeminėse ląstelėse ir pasiekė didesnį efektyvumą. Problema ta, kad juos sunku pagaminti ir jie brangūs, todėl kartu su fokusuota šviesa gali būti gaminami tik nedideli saulės elementai.
Mokslo bendruomenė deda milžiniškas pastangas kurdama perovskito saulės elementus. Jie išlaikė fenomenalų vystymosi tempą, o efektyvumas (vienai ląstelei laboratorijoje) išaugo nuo 14 procentų iki 26 procentų tik per 10 metų. Tokie pasiekimai leido juos integruoti į itin didelio efektyvumo tandeminius saulės elementus, parodydami būdą, kaip fotovoltinę technologiją padidinti iki trilijonų vatų, kurių pasauliui reikia norint sumažinti mūsų energijos gamybą.
Saulės elektros energijos kaina
Nauji rekordiniai tandemo elementai gali sugauti dar 60 procentų saulės energijos. Tai reiškia, kad reikia mažiau plokščių, kad būtų pagaminta tokia pati energija, todėl sumažėja įrengimo sąnaudos ir žemės (arba stogo plotas), reikalingos saulės energijos ūkiams.
Tai taip pat reiškia, kad elektrinių operatoriai saulės energiją gamins didesniu pelnu. Tačiau dėl elektros kainų nustatymo JK vartotojai gali niekada nepastebėti elektros sąskaitų skirtumo. Tikrasis skirtumas atsiranda, kai galvojate apie saulės energijos įrenginius ant stogo, kur plotas yra ribotas ir erdvė turi būti išnaudota efektyviai.
