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Graphen bietet den Schlüssel zur verbesserten Leistung der Perowskit-Solartechnologie

Perowskit-Solarlösungen, die bereits als sauberere, effizientere Quelle erneuerbarer Energie angepriesen werden, werden durch den Einbau von Graphen weitere Verbesserungen erfahren.
Perowskit-Solarlösungen, die bereits als sauberere, effizientere Quelle erneuerbarer Energie angepriesen werden, werden durch den Einbau von Graphen weitere Verbesserungen erfahren.
Der Wettlauf um groß angelegte erneuerbare Energielösungen ist weltweit in vollem Gange.
Erneuerbare Energien sind weit mehr als schön zu haben, sie sind für viele Regierungen ein obligatorischer und wachsender Teil des Energiemixes.
Mit der Stilllegung der aktuellen Infrastruktur und der Produktion und Einführung neuer Infrastrukturanforderungen, einschließlich Erzeugung, Übertragung und Speicherung, ist jedoch ein großer Overhead verbunden, der in vielen Fällen die wahren Nachhaltigkeitsansprüche und die Kapitalrendite in Frage stellt.
Beispielsweise verwenden die gängigsten Solarmodule Silizium-Photovoltaikzellen-Technologie, die in großen Mengen in mit fossilen Brennstoffen betriebenen Produktionsstätten in China hergestellt wird. Angesichts der jüngsten Probleme, die sich auf Chinas Handelsbeziehungen sowie die Energiesicherheit aufgrund des ukrainisch-russischen Konflikts auswirken, ist es für viele Nationen ein größeres Augenmerk, die Anforderungen an die Infrastrukturherstellung ins Land zu bringen.
Änderung der Sonnengleichung
Solarenergie ist eine der saubersten verfügbaren Energiequellen, aber wie oben beschrieben, kann die Schaffung der erforderlichen Infrastruktur problematisch sein. Es gibt auch Probleme mit der Leistung der üblicherweise verwendeten Silizium-Photovoltaikzellen in Bereichen, die eine geringere Intensität der Sonneneinstrahlung erhalten.
Darüber hinaus erfordert die Erzeugung von Solarstrom im industriellen Maßstab eine große Stellfläche – machbar, wo es viel Freifläche gibt, wie zum Beispiel in Wüstengebieten, aber das erfordert oft Anforderungen an eine langwierige Übertragungsinfrastruktur.
In Ländern wie Australien hat Solar auf Dächern sowohl in privaten als auch in gewerblichen Anwendungen ein erhebliches Wachstum erfahren. Einst auf die Tageslichtstunden beschränkt, haben neuere Fortschritte in der Batterietechnologie dazu geführt, dass die Speicherung hinter dem Zähler an Bedeutung gewinnt, was bedeutet, dass Solarenergie rund um die Uhr verfügbar ist und tagsüber Sonnenlicht nutzt, um genug Energie zu erzeugen, um Haushalte und Unternehmen durchzubringen die Nacht. Aber Sonnenlicht ist das entscheidende Wort, und Notstromversorgungen sind immer noch erforderlich, um Energie bereitzustellen, wenn die Erzeugung nicht mit der Nachfrage Schritt halten kann.
Dennoch hebt das Aufkommen von Dachsolaranlagen zwei Dinge hervor. Erstens sind die für die Solarenergie benötigten Flächen in der bestehenden Infrastruktur buchstäblich vorhanden, sodass großflächige Solarparks neu gedacht werden können. Zweitens zeigt es, dass die Energieerzeugung weitaus individualisierter werden kann, anstatt große Versorgungsunternehmen und/oder staatliche Eigentümerschaft zu erfordern. Angesichts des durch die Pandemie und den Ukraine-Konflikt hervorgerufenen Fokus auf die Energiesicherheit wird dies noch wichtiger.
Jetzt verspricht die neuartige Perowskit-Solartechnologie, die Energieerzeugung weiter herunterzuskalieren – auf Geräteebene –, aber, was noch wichtiger ist, eine weitaus bessere Umwandlung von Licht in Strom zu ermöglichen. Das Schöne an der Perowskit-Technologie ist, dass sie bei schwachem und Umgebungslicht funktioniert.
Perowskit-Technologie erklärt
Perowskite sind eine Reihe natürlich vorkommender Mineralien mit einer einzigartigen Kristallstruktur, die in einer Reihe von Anwendungen verwendet werden, darunter Piezoelektrik, Batterien und Supraleiter.
Perowskite sind auch eine der effektivsten Formen von Ultra Low-Cost Solar (ULCS), die die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen ermöglichen. Im Vergleich zu anderen Solartechnologien bieten sie eine abstimmbare Chemie, die zu einer hohen Energieumwandlung führt, und können in sehr kleinen, flexiblen Formaten mit Konfigurationen mit geringem Gewicht hergestellt werden. Am wichtigsten ist, dass sie bei der Stromerzeugung bei indirekten oder Umgebungslichtbedingungen effektiv sind. Sie erfordern auch weitaus niedrigere Temperaturen als bei der Herstellung von Zellen auf Siliziumbasis und ermöglichen daher viel geringere Kohlenstoffemissionen aus dem Herstellungsprozess.
Die Möglichkeit, diese kleinen ULCS-Zellen herzustellen, ebnet den Weg für eine größere Auswahl an hocheffektiven, gerätezentrierten Ladeanwendungen – denken Sie an Telefone, Beleuchtung, Haushaltsgeräte und eine breite Palette von Unterhaltungselektronik mit eingebauten Solarladefunktionen.
Eine weitere Überlegung, bei der Fragen der Energiesicherheit ein Hauptanliegen sind, ist, dass die Herstellung in relativ kleinen Anlagen im Inland und an mehreren lokalen Standorten durchgeführt werden kann, anstatt umfangreiche Bodenflächen und kohlenstoffintensive Industrieprozesse zu erfordern.
Für das australische Unternehmen Greatcell Australia, das eine Pilotanlage in New South Wales errichtet hat und sich in fortgeschrittenen Stadien der Erprobung seines Sortiments an Perowskit-Solarzellen (PSCs) bei Herstellern auf der ganzen Welt befindet, ist die Fähigkeit, neue souveräne Fähigkeiten im Bereich sauberer Energie bereitzustellen, dies Taste.
Greatcell strebt an, seine modularen Produktionslinien in 40-Fuß-Containern unterzubringen, teilweise aufgrund der einfacheren Montage und der geringeren Anzahl von Schritten zur Herstellung von PSCs im Vergleich zu Silizium-Solarzellen.
Der Graphen-Vorteil
Bei PSCs gab es Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die Verlängerung ihrer Lebensdauer für brauchbare kommerzielle Anwendungen. Greatcell erkannte, dass diese Herausforderungen durch Überdenken der Materialien in PSCs überwunden werden könnten. Graphen, ein innovatives, fortschrittliches Material, weist nachweisbare Leistungsverbesserungen gegenüber anderen bestehenden PSC-Technologien auf, was zu einer Zusammenarbeit zwischen Greatcell und First Graphene führte.
Graphen wird als Schlüssel zur Verbesserung vieler Schlüsseleigenschaften von PSCs angesehen, die sie bereits für eine Vielzahl von Anwendungen im Alltag attraktiv machen. Es kann auch die Lebensdauer verbessern und ermöglicht eine Hochgeschwindigkeits-Rolle-zu-Rolle-Produktion. Darüber hinaus besteht aufgrund der außergewöhnlichen elektrischen Leitfähigkeit und thermischen Eigenschaften von Graphen ein gutes Potenzial für eine verbesserte Energieumwandlungseffizienz. Graphen wird auch als Schlüssel zur Entfernung umweltgefährdender Materialien angesehen, die derzeit bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen verwendet werden.
Darüber hinaus sagt Paul Moonie, CEO von Greatcell Australia, dass die im Rahmen der Zusammenarbeit entwickelten Graphen-Verbundstoffe und -Formulierungen nicht nur dazu führen, dass PSCs eine verbesserte Leistung liefern, sondern auch eine Reduzierung der Materialkosten um über 80 Prozent ermöglichen.
„Dies ebnet den Weg für noch kostengünstigere Optionen, die zweifellos ein überzeugendes Angebot für globale Elektronikhersteller sein werden“, sagt er.
Laut Michael Bell, CEO und Managing Director von First Graphene, bietet die Zusammenarbeit mit Greatcell erhebliche Chancen für beide Unternehmen.
„Wir zielen darauf ab, die Kommerzialisierung der neuen graphenverstärkten PSC-Technologie zu beschleunigen, die den Weg zu einem beträchtlichen globalen Markt ebnen könnte, der eine leistungsfähigere Perowskit-Solartechnologie benötigt“, sagt er.
Laut einem Bericht von MarketWatch aus dem Jahr 2021 wird der PSC-Markt voraussichtlich eine CAGR von 42,1 Prozent in Bezug auf den Umsatz verzeichnen und bis 2026 eine globale Marktgröße von etwa 1,4 Milliarden US-Dollar erreichen.