Фундаментальные научные исследования применения перовскитных солнечных батарей

Возобновляемая энергия - это энергия, получаемая из возобновляемых ресурсов, которые естественным образом пополняются в человеческом масштабе времени. Она включает в себя такие источники, как солнечный свет, ветер, дождь, приливы, волны и геотермальное тепло. Возобновляемые источники энергии контрастируют с ископаемым топливом, которое используется гораздо быстрее, чем пополняется.

В Минобрнауки России стартовал конкурсного отбора на предоставление грантов для проведения крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития в 2024–2026 годах.

В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 27 декабря 2019 г. № 1902 крупные научные проекты направлены на проведение фундаментальных научных исследований по приоритетным направлениям научно-технологического развития для формирования научного задела устойчивого и долгосрочного развития Российской Федерации за счет эффективной реализации фундаментальных научных исследований.

Благодаря государственным мерам поддержки научных исследований и разработок удалось получить новые результаты в области медицины и биотехнологий, энергетики, новых материалов, информационных и телекоммуникационных технологий, включая разработки в области машинного обучения и искусственного интеллекта.

Предельный размер гранта составляет 100 млн рублей в год. Гранты предоставляются сроком на 3 года (2024–2026 гг.) с возможностью продления до 2 лет.

Участие в работе примут научные коллективы созданного временного объединения независимых предприятий и организаций с целью координации их предпринимательской деятельности: Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН, Уральский федеральный университет, Институт синтетических полимерных материалов РАН и Московский институт электроники и математики им. А. Н. Тихонова.

Основная задача участников временного объединения независимых предприятий и организаций - создать солнечные батареи с высоким КПД и энергопроизводительностью. Батареи будут работать в условиях космоса, поэтому должны быть легкими, гибкими, устойчивыми к радиации, низким температурам и иметь длительный срок службы — не менее 20 лет на околоземных орбитах. Коллеги в Москве будут работать над созданием новых материалов и перовскитных модулей на пластиковой основе, а также над созданием аккумуляторов. Необходимо провести всесторонние исследования на радиационную стойкость и батарей, и аккумуляторов по отношению к разным типам космического излучения и влияния.

По мнению эксперта кафедры «История, политология и государственная политика» Среднерусского института управления – филиала РАНХиГС при Президенте Российской Федерации Геннадия Мартынова, начало XXI века дало человечеству новые варианты применения вроде бы давно известных материалов. Многие из них показали себя крайне перспективными: взять тот же графен, углеродные нанотрубки, а с 2012 года — и перовскиты.

В настоящее время солнечные батареи используются для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов космических аппаратов, оборудования на судах, различной бытовой электроники (компьютеров, калькуляторов, плееров, фонариков и др.); в сельских районах и городах для энергообеспечения зданий, солнечных водонагревателей в домах и др.

Плюсы использования солнечных батарей: просты в изготовлении, простота конструкции; небольшой вес; солнечные батареи достаточно надежны, и ремонтнопригодны; большой срок службы; не загрязняют окружающую среду; бесшумные в работе; отсутствие подвижных частей, нет износостойких деталей и самое главное, бесплатная электроэнергия.

До недавних пор на вопрос «из чего делают солнечные батареи» существовал всего один ответ – из кремниевых ячеек в жесткой раме с толстым защитным стеклом.

Сегодня ситуация кардинально изменилась, хотя панели на основе кремния по-прежнему занимают большую часть мирового рынка.

Сегодня в мире — бум исследований, направленных на разработку органических и перовскитных солнечных батарей для использования в космосе, а также на Земле. Современные солнечные батареи и новейшие технологии производства фотоэлементов, предлагаются ведущими производителями. 

Солнечные батареи на основе кремния, будучи одним из самых популярных источников возобновляемой энергии, оказались опасны для человека и природы. Вред здоровью наносят вещества, входящие в состав панелей, убедился Фонд экологического образования (FEE). Солнечные батареи производят на основе моно - и поликремния. Полученный в процессе тетрахлорид кремния при неправильном использовании может привести к ожогам и способствовать развитию болезней легких.

У перовскитных солнечных батарей есть все возможности вытеснить с рынка кремниевых конкурентов. Да, на это еще требуется много времени и исследований, но перовскитные солнечные элементы - очень перспективное направление солнечной энергетики. ... Наши избранные работы и клиенты гарантируют профессиональную результативность. Солнечные батареи из минерала перовскит (или титаната кальция), который является одним из самых распространенных минералов на земле. Он был открыт немецкими геологами более 170 лет назад, и до последнего времени широко использовался преимущественно в качестве диэлектрика.

В настоящее время основная проблема применение перовскитных солнечных батарей в том, что это крайне сложные и ресурсоемкие исследования для которых требуются немалые средства, квалифицированные специалисты и дорогостоящее оборудование, но это временное затруднение.

За перовскитными солнечными батареями будущее. Помимо космоса они могут пригодиться и на Земле: для территорий с экстремальным холодом (Арктика и Север России в целом) и жарким климатом, где современные аккумуляторы не работают.