 Солнечные панели являются инвестициями - не только в денежном, но и в энергетическом выражении. Потребуется некоторое количество энергии, чтобы добывать, обрабатывать и очищать сырье, а затем производить и устанавливать конечный продукт.
Кремниевым панелям, которые доминируют на рынке солнечной энергии, как правило, необходимо около двух лет, чтобы вернуть эти энергетические инвестиции. Но для технологии перовскитов - класса материалов, вызывающих много шума среди исследователей, срок окупаемости может составить около двух-трех месяцев. Согласно этой метрике, перовскита модули являются лучшей альтернативой, чем любая солнечная технология, которая коммерчески доступна в настоящее время.
Таковы результаты исследования, проведенного учеными из Северо-западного университета и Аргоннской национальной лаборатории. Исследование взяло широкую перспективу в оценке солнечной технологии. В процессе оценки жизненного цикла ученые проследили продукт от добычи сырья его до его выхода на свалку. Они определяют экологические последствия принятия солнечных панелей и рассчитывают, сколько времени потребуется, чтобы восстановить вложенную энергию.
Перовскитовая технология еще не появилась на рынке, но исследователи уже впечатлены материалами. Большинство проектов, однако, не имели фокусировки на то, как эффективно технология может преобразовать солнечный свет в полезную энергию.
Более лучшим способом сравнения солнечной технологии является время окупаемости энергии, в который также учитывается энергия, потраченная на создание продукта.
Исследование изучает энергетические входы и выходы двух модулей перовскита. Солнечная панель состоит из многих частей, и модуль является частью, непосредственно вовлекаемую в преобразование солнечного света в электричество.
Перовскиты отстают от кремния в эффективности преобразования, но они требуют гораздо меньше энергии, чтобы быть изготовленными в виде солнечных модулей. Поэтому перовскитовые модули имеют более короткое время окупаемости по сравнению с существующими вариантами солнечной энергии.
Чтобы получить полную картину экологических последствий, которые перовскитовые панели может иметь, исследователи также проанализировали металлы, используемые для электродов и других частей устройства. Один из испытанных модулей содержит свинец, золото и другие металлы. Многие перовскитовые модели имеют активный слой, который поглощает солнечный свет и играет ведущую роль в эффективности преобразования.
Что удивительно, анализ показал, что золото было гораздо более проблематичным. Золото, как правило, не воспринимаются как опасный материал, но процесс добычи драгоценного металла является очень вредным для окружающей среды. Модуль в данном исследовании использует золото в его положительном электроде, где заряды собираются в процессе выработки электроэнергии.
Исследователи надеются, что будущие проекты будут использовать тот же подход к определению самых лучших материалов и производственных процессов для следующего поколения технологий солнечных продуктов, которые должны быть экологически устойчивыми и коммерчески выгодными.
В то время как исследование показало тщательную экологическую оценку различных вариантов солнечных электростанций, необходимы дальнейшие исследования, чтобы учитывать экономические затраты. Перед тем, как перовскитовые панели выйдут на рынок, ученым, скорее всего, придется заменить золото и другие материалы, неустойчивые для окружающей среды, тем более по экономическим причинам.
Кроме того, продление срока службы перовскита модулей будет иметь важное значение для их стабильности при долгосрочном коммерческом использовании. Несмотря на несколько необходимых усовершенствований, перовскитовая технология может стать широко доступной в течение двух лет, если исследователи будут использовать комплексный анализ, чтобы оптимизировать выбор сырья и производства.
Мировой спрос на энергию, как ожидается, возрастет почти в два раза к 2050 году, и нет никаких сомнений, что солнечная энергия должна иметь значительную долю.
|
