Традиционные фотоэлектрические элементы из кремния уступают перовскитным по эффективности, гибкости и безопасности, хотя и имеют свои недостатки.

Перовскит, материал, который привлекает внимание в сфере солнечной энергетики, обещает значительно улучшить эффективность солнечных панелей. Один из крупнейших поставщиков электричества в Европе, компания Vattenfall, объяснила, почему этот материал так важен, ссылаясь на ученых.

Перовскит относится к классу материалов с определенной кристаллической структурой, названной в честь минерала, открытого в Урале русским ученым Львом Перовским. Эти материалы часто состоят из соединений, включающих органические молекулы, металлы (свинец или олово) и галогениды (хлор, бром или йод).

В фотоэлектрических элементах сегодня используют синтетические перовскиты, впервые описанные в 1970 году. Они способны эффективно поглощать свет и преобразовывать его в электричество. Перовскитные панели гибкие, легкие и могут быть произведены с использованием менее энергоемких процессов, чем традиционные кремниевые солнечные элементы. Панели из перовскита можно сделать очень тонкими (до 500 нанометров) и полупрозрачными, что позволяет использовать их в качестве окон.

В Японии ученые и правительство надеются, что перовскит сможет увеличить производство энергии в стране. Британские ученые в Оксфорде исследуют использование перовскитных солнечных элементов в небольших электрических устройствах. Различные научные институты уже сообщают о более чем 26-процентной эффективности этих элементов.

Профессор Фэн Гао из Университета Линчепинга в Швеции возглавляет исследовательскую группу, занимающуюся органическими и перовскитными полупроводниками. Он отметил, что перовскитные солнечные элементы являются недорогими, простыми в изготовлении и эффективными. Также эти элементы могут быть окрашены в разные цвета, что удобно для эстетики встроенных в здания фотоэлектрических систем. Перовскитные панели также можно сделать гибкими, что позволяет их крепить к различным поверхностям.

Чтобы произвести перовскитные солнечные элементы, требуется всего несколько месяцев, а для кремниевых — больше года. Эти элементы можно комбинировать с другими солнечными панелями для создания тандемных систем, что увеличивает их производительность.

Также, по словам профессора Фэн Гао, его команда сделала открытие, которое будет опубликовано в научном журнале Nature. Оно касается переработки всех компонентов деградировавших перовскитных солнечных элементов с использованием безвредных растворителей. Это открытие подтвердило, что переработанные элементы могут обеспечивать такую же высокую эффективность, как и новые, и что процесс переработки можно повторять несколько раз.

Геррит Бошлоо, профессор Университета Уппсалы в Швеции, также изучает перовскит с 2012 года. Он считает, что основной потенциал перовскита еще не раскрыт. Кремниевые солнечные элементы уже достигли своего предела, а перовскит может быть еще более эффективным. Это особенно волнует ученых, так как возможности перовскита кажутся почти безграничными.

Однако, как и у любого материала, у перовскита есть и свои недостатки. Кремниевые солнечные элементы работают надежно и предсказуемо, а перовскитные же элементы менее стабильны и быстрее деградируют, что сокращает срок службы. Кроме того, для их производства часто требуется свинец, что может стать проблемой для здоровья людей и окружающей среды.

Источник: Vattenfall

Редкоземельные элементы имеют решающее значение для зеленой энергии, передовых технологий и современных войн, что делает их новым инструментом влияния.

На данный момент Китай доминирует на мировом рынке редкоземельных металлов, которые необходимы для производства современной электроники, однако такие запасы также встречаются во Вьетнаме, Бразилии, России, Индии, Австралии, США и Гренландии, сообщает портал OilPrice.

К редкоземельным металлам относятся 17 элементов, которые играют роль катализаторов и магнитов в традиционных и низкоуглеродных технологиях. Эти элементы также используются для производства специальных металлических сплавов, стекла и высокопроизводительной электроники.

“[Редкоземельные элементы] просто меняют все: автомобили, зеленые технологии, точность оружейных систем. Они стали просто необходимы”, — заявил президент консалтинговой компании по редкоземельным элементам Джим Кеннеди.

С учетом важности этих металлов, страны, обладающие природными запасами, а также возможностями для их добычи и переработки, могут значительно укрепить свое финансовое и политическое влияние. Эти металлы встречаются по всему миру, но их добыча оказывается экономически оправданной только при наличии достаточно больших концентраций.

На сегодня Китай является крупнейшим производителем редкоземельных элементов, контролируя около 38% мировых запасов. За Китаем следуют Вьетнам (18,1%), Бразилия (18,1%), Россия (10,4%), Индия (6%), Австралия (3,5%), США (1,3%) и Гренландия (1,3%). Ни одно другое государство не имеет более 1% мировых запасов этих металлов.

Стоит отметить, что, несмотря на наличие значительных запасов редкоземельных элементов в других странах, только Китай действительно контролирует геополитическую часть цепочек поставок и вторичные рынки, зависимые от этих материалов. Пекин поставляет около 85–95% очищенных редкоземельных минералов в мир и занимает доминирующее положение на рынке с конца 1990-х годов.

Кроме того, в Китае были обнаружены новые крупные месторождения полезных ископаемых, а недавно геологи сообщили о еще одном огромном месторождении редкоземельных металлов в провинции Юньнань.

Источник: OilPrice

Китайские астронавты впервые продемонстрировали технологию искусственного фотосинтеза на орбите.

Астронавты на борту китайской космической станции “Тяньгун” успешно продемонстрировали новый способ создания ракетного топлива и пригодного для дыхания кислорода с помощью искусственного фотосинтеза. Эта прорывная технология использует простое оборудование и минимальное количество энергии, что делает ее перспективной для использования на будущей китайской базе на Луне, пишет Live Science.

Эксперименты на орбите были проведены членами экипажа китайской космической станции “Тяньгун”, которая функционирует в полностью собранном виде с ноября 2022 года.

Для долгосрочных исследований в космосе, включая освоение Луны, необходимы кислород и ракетное топливо. Это означает, что их нужно доставлять на Луну в больших объемах. В то же время, китайские ученые активно работают над созданием этих ресурсов в космосе.

Ученые начали изучать возможности искусственного фотосинтеза для получения кислорода и ракетного топлива 10 лет назад. Эта технология превращает углекислый газ и воду в кислород и ингредиенты ракетного топлива с помощью простого аппарата и полупроводниковых катализаторов. Это процесс, аналогичный фотосинтезу в растениях, при котором производится глюкоза.

В экспериментах использовались полупроводниковые катализаторы для преобразования углекислого газа и воды в кислород и этилен, который может быть использован в качестве ракетного топлива. Однако с другими катализаторами возможно производство метана, который также можно использовать для этих целей.

Хотя китайские исследователи не раскрывают все подробности технологии, известно, что она требует гораздо меньше энергии, чем метод электролиза, используемый на Международной космической станции для получения кислорода из воды. Электролиз потребляет до трети энергии МКС.

Эту новую технологию Китай планирует использовать на своей лунной базе, строительство которой намечено на 2035 год. Астронавты смогут использовать воду с Луны для производства кислорода и ракетного топлива для обратных полетов на Землю.

Прежде чем построить базу, Китай планирует отправить своих астронавтов на Луну к 2030 году.

Источник: Live Science