新しい太陽光および照明技術が再生可能エネルギーの変革を推進する方法

新しい太陽光および照明技術が再生可能エネルギーの変革を推進する方法
現在のソーラー技術は十分ではありません。
アンスプラッシュのアントニオ・ガルシア, FAL

より安価で環境にやさしい電気の需要は、エネルギー環境が歴史の他のどの時点よりも速く変化していることを意味します。 これは特に当てはまります 太陽光発電 更に バッテリー収納。 両方のコストは過去XNUMX年間で前例のない速度で低下し、次のようなエネルギー効率の高いテクノロジー LED照明 も拡大しています。

安価でユビキタスな太陽光発電と貯蔵へのアクセスは、私たちが電力を生産および使用する方法を変革し、輸送部門の電化を可能にします。 化学に基づく新しい経済の可能性があります。 再生可能エネルギーを燃料として貯蔵する、および「モノのインターネット"。

しかし、私たちの現在のエネルギー技術は私たちをこの未来に導いてくれません。まもなく効率とコストの限界に達します。 の 将来の削減の可能性 たとえば、シリコンソーラーからの電力コストには限りがあります。 各パネルの製造にはかなりの量のエネルギーが必要であり、工場は 構築に費用がかかる。 そして、生産コストはもう少し絞ることができますが、ソーラー設備のコストは現在 エクストラが支配 –設置、配線、電子機器など。

これは、現在の太陽光発電システムが、30テラワット(TW)のグローバルな電力要件の必要な部分を満たしていないことを意味します(現在、1 TW未満しか生成しません)。 十分に速い 気候変動などの問題に対処する。

同様に、現在のLED照明およびディスプレイテクノロジーは高すぎるため、従来の照明を十分短い時間枠で現実的に置き換えるには色品質が十分ではありません。 これは問題です。現在、照明が原因です。 5% 世界の炭素排出量の。 このギャップを迅速に埋めるためには、新しいテクノロジーが必要です。

ハライドペロブスカイト

ケンブリッジの私たちの研究室、イギリスは、次のように知られている有望な新しい材料ファミリーを扱っています。 ハロゲン化ペロブスカイト。 それらは半導体であり、光で刺激されると電荷を伝導します。 ペロブスカイトインクをガラスまたはプラスチックに付着させて、金属、ハロゲン化物、および有機イオンからなる非常に薄いフィルム(人間の髪の毛の幅の約XNUMX分のXNUMX)を作成します。 電極接点の間に挟むと、これらのフィルムは 太陽電池またはLEDデバイス.

驚くべきことに、それらが吸収または放出する光の色は、それらの化学構造を調整するだけで変更できます。 それらを成長させる方法を変更することにより、光を吸収する(ソーラーパネルの場合)または光を放出する(LEDの場合)により適するように調整できます。 これにより、紫外から可視光および近赤外まで、さまざまな色の太陽電池やLEDを発光させることができます。

それらの安価で用途の広い処理にもかかわらず、これらの材料は太陽電池と発光体の両方として非常に効率的であることが示されています。 ペロブスカイト太陽電池がヒット 25.2年の効率は2019%、26.7%で結晶シリコンセルのかかとで熱く、ペロブスカイトLEDはすでに 接近する 既製の有機発光ダイオード(OLED)のパフォーマンス。

これらの技術は 急速に商品化されている、特に太陽電池の前面。 英国を拠点とするオックスフォード太陽光発電は 生産ラインを構築 最初の注文書を埋めています 早期2021で。 ポーランドの会社Saule Technologiesは、2018年末にプロトタイプ製品をリリースしました。 ペロブスカイトソーラーファサードパイロット。 中国のメーカーであるMicroquanta Semiconductorは、 200,000平方メートル 年末までの生産ラインにおけるパネルの数。 米国を拠点とするSwift Solar(私が共同設立した会社)は先駆的です ハイパフォーマンス 軽量で柔軟な特性を持つセル。

薄いフィルムにキャストダウンできる色付きペロブスカイト発光インク。薄いフィルムにキャストダウンできる色付きペロブスカイト発光インク。 ©Sandeep Pathak, 著者提供

の間に これらおよび他の会社、急速な進歩が見られます。

ソーラーウィンドウとフレキシブルパネル

高効率のために非常に均一である必要がある従来のシリコンセルとは異なり、ペロブスカイト膜は モザイク「穀物」 サイズが非常に可変(ナノメートルからミリメートル)であり、化学的性質を備えていますが、現在でも最高のシリコンセルとほぼ同じ性能を発揮します。 さらに、小さな傷や 欠陥 ペロブスカイトフィルムでは、大きな電力損失は発生しません。 このような欠陥は、シリコンパネルや商用LEDにとって致命的です。

私たちはまだこれを理解しようとしていますが、これらの資料はコミュニティに私たちが理想的な半導体と考えるもののために教科書を書き直すことを強いています:それらは-または おそらく-障害のため.

これらの材料を仮想的に使用して、建物や家に溶け込む「デザイナー」色の太陽電池、または色付きガラスのように見えてもまだ生成されるソーラーウィンドウを作成できます。 パワー.

しかし、本当の機会は、シリコンセルの効率を超えて非常に効率的なセルを開発することです。 たとえば、XNUMXつの異なる色のペロブスカイトフィルムを、 「タンデム」太陽電池。 各層は、太陽スペクトルの異なる領域を収穫し、セルの全体的な効率を高めます。

別の例は、オックスフォードPVが先駆者であるものです:標準のシリコンセルの上にペロブスカイト層を追加し、既存の技術の効率を高めます 大幅な追加費用なし。 これらのタンデムレイヤーアプローチは、 効率を高める 30%を超えるソーラーパネルの数は、パネルとシステムの両方のコストを削減すると同時に、 エネルギーフットプリント.

これらのペロブスカイト層は、新聞用紙のように丸めるように処理できる柔軟なソーラーパネルを製造するためにも開発されています。 コスト削減。 軽量で高出力の太陽光発電は、電気自動車や通信衛星への電力供給の可能性も広げます。

柔軟なペロブスカイトプロトタイプ太陽電池。柔軟なペロブスカイトプロトタイプ太陽電池。 Scientific Americanのプラメンペトコフ

LEDの場合、ペロブスカイトは素晴らしい 色の質 高度につながる可能性があります 柔軟なディスプレイ技術。 ペロブスカイトはより安く、より高い品質を与えることもできます 白い照明 今日の商用LEDよりも、地球の「色温度」を製造して、冷たいまたは暖かい白色光またはその間の任意の望ましい色合いを与えることができます。 彼らはまた、 将来の量子コンピューター、 と同様 X線検出器 非常に低線量の医療およびセキュリティイメージング用。

最初の製品はすでに登場していますが、まだ課題があります。 重要な問題のXNUMXつは、 長期的な安定性。 しかし、研究は有望であり、これらが解決されると、ハロゲン化物ペロブスカイトは私たちのエネルギー生産と消費の変革を本当に推進することができます。会話

著者について

サムストランクス、エネルギー王立協会の大学の研究員の講師、 ケンブリッジ大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

関連書籍

ドローダウン:地球温暖化を逆転させるための最も包括的な計画

Paul HawkenとTom Steyerによる
9780143130444広範囲にわたる恐怖と無関心に直面して、研究者、専門家、および科学者の国際連合は、気候変動に対する現実的で大胆な解決策のセットを提供するために集まりました。 ここでは100のテクニックとプラクティスが説明されています - いくつかはよく知られています。 聞いたことがない人もいるかもしれません。 それらは、クリーンエネルギーから低所得国の女児を教育すること、そして大気から炭素を引き出す土地利用慣行にまで及ぶ。 解決策は存在し、経済的に実行可能であり、そして世界中のコミュニティは現在それらをスキルと決意で実行している。 Amazonで入手可能

気候ソリューションの設計:低炭素エネルギー政策ガイド

ハル・ハーヴェイ、ロビー・オービス、ジェフリー・リスマン
1610919564気候変動の影響はすでに私たちにあり、世界の温室効果ガス排出量を削減する必要性は緊急に他なりません。 それは困難な挑戦ですが、それを満たすための技術と戦略は今日存在しています。 適切に設計および実装された一連のエネルギー政策は、私たちを低炭素の未来への道に導くことができます。 エネルギーシステムは大規模で複雑であるため、エネルギー政策に焦点を当てて費用効果を高める必要があります。 万能のアプローチでは、仕事がうまくいきません。 政策立案者は、気候の将来に最大の影響を与えるエネルギー政策の概要を説明し、これらの政策を適切に設計する方法を説明する、明確で包括的なリソースを必要としています。 Amazonで入手可能

気候対資本主義:これはすべてを変えます

ナオミクライン
1451697392In これはすべてを変えます ナオミクライン氏は、気候変動は税と医療の間できちんと対処されるべきもう一つの問題ではないと主張しています。 それは、すでに多くの点で失敗している経済システムを修正するよう私たちに呼びかけているという警告です。 クラインは、温室効果ガスの排出量を大幅に削減することが、格差のある不平等を同時に削減し、壊れた民主主義を再想像し、根拠のない地域経済を再構築するための最善の機会であると慎重に考えています。 彼女は、気候変動に反対する人々のイデオロギー的絶望、将来の地球工学者たちのメシア的な妄想、そしてあまりにも多くの主流のグリーンイニシアチブの悲劇的な敗北を明らかにした。 そして彼女は、なぜ市場が気候危機を修正しないのか、そして修正できないのかを正確に示しているが、その代わりに、より極端で生態学的に有害な抽出方法と、猛烈な災害資本主義を伴って物事を悪化させる。 Amazonで入手可能

出版社から:
Amazonでの購入はあなたを連れてくるためのコストを払うために行きます InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, 更に ClimateImpactNews.com 無料で、あなたの閲覧習慣を追跡する広告主なしで。 リンクをクリックしてこれらの選択された商品を購入しなくても、Amazonでの同じ訪問で他に購入したものには少額の手数料がかかります。 追加料金はかかりませんので、ぜひご協力ください。 あなたもすることができます このリンクを使用 いつでもAmazonに使用して、あなたが私たちの努力を支援するのを助けることができます。

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

InnerSelfをフォロー

Facebookのアイコンさえずり、アイコンrss-icon

 電子メールで最新情報を取得する

{emailcloak =オフ}

最新ビデオ

XNUMXつの気候の不信:気候の誤報におけるクラッシュコース
XNUMXつの気候の不信:気候の誤報におけるクラッシュコース
by ジョンクック
このビデオは、気候に関する誤った情報の短期集中コースであり、現実に疑問を投げかけるために使用される重要な議論を要約しています…
北極圏は3万年もの間このように暖かくはなく、それは地球にとって大きな変化を意味します
北極圏は3万年もの間このように暖かくはなく、それは地球にとって大きな変化を意味します
by ジュリーブリガム-グレットとスティーブペッシュ
Every year, sea ice cover in the Arctic Ocean shrinks to a low point in mid-September.毎年、北極海の海氷は1.44月中旬に最低点まで縮小します。 This year it measures just XNUMX…今年はわずかXNUMX…
ハリケーンストームサージとは何ですか、なぜ危険なのですか?
ハリケーンストームサージとは何ですか、なぜ危険なのですか?
by アンソニーC.ディドレイクジュニア
ハリケーンサリーが15年2020月XNUMX日火曜日に湾岸北部に向かったとき、予報士は次のことを警告しました…
海の温暖化はサンゴ礁を脅かし、すぐにサンゴ礁を回復するのを困難にする
海の温暖化はサンゴ礁を脅かし、すぐにサンゴ礁を回復するのを困難にする
by ショーナ・フー
庭を手入れしている人なら誰でも、極度の暑さが植物に何ができるか知っています。 熱も懸念されています…
黒点は天気に影響を与えるが、他のものほどではない
黒点は天気に影響を与えるが、他のものほどではない
by ロバート・マクララン
太陽活動が少ない期間、つまり黒点に向かっていますか? それはどのくらい持続しますか? 私たちの世界はどうなりますか…
ダーティトリック、気候変動の科学者が最初のIPCCレポート以来XNUMX十年で直面
ダーティトリック、気候変動の科学者が最初のIPCCレポート以来XNUMX十年で直面
by マークハドソン
XNUMX年前、スンズヴァルと呼ばれるスウェーデンの小さな都市で、気候変動に関する政府間パネル(IPCC)が…
メタン排出量は過去最高レベルに達
メタン排出量は過去最高レベルに達
by ジョシー・ガースウェイト
研究によると、メタンの世界的な排出量は記録的に最高レベルに達しています。
昆布フォレスト7 12
世界の海の森林が気候危機の緩和にどのように貢献するか
by エマ・ブライス
研究者たちは、海面下の二酸化炭素を貯蔵するための昆布を探しています。

最新の記事

創造的破壊:Covid-19の経済危機が化石燃料の消滅を加速させている
創造的破壊:Covid-19の経済危機が化石燃料の消滅を加速させている
by ピーターニューマン
創造的破壊は「資本主義の本質的な事実である」と、オーストリアの偉大な経済学者ヨーゼフ・シュンペーターは次のように書いています…
世界の排出量は前例のない7%減少しています—しかし、まだ祝い始めないでください
世界の排出量は前例のない7%減少しています—しかし、まだ祝い始めないでください
by ペップカナデル他
世界の排出量は、7年と比較して2020年には約2.4%(または2019億トンの二酸化炭素)減少すると予想されています…
何十年にもわたる持続不可能な水利用は湖を枯渇させ、環境破壊を引き起こしました
何十年にもわたる持続不可能な水利用は、イランの湖を枯渇させ、環境破壊を引き起こしました
by Zahra Kalantari et al
湖の大惨事のおかげで、塩の嵐はイラン北西部の何百万もの人々にとって新たな脅威となっています…
気候懐疑論者または気候デニール? それはそれほど単純ではなく、これが理由です
気候懐疑論者または気候デニール? それはそれほど単純ではなく、これが理由です
by ピーター・アラートン
最近更新されたものによると、気候変動は今や気候危機であり、気候懐疑論者は今や気候デニールです…
2020年の大西洋ハリケーンシーズンは記録破りであり、気候変動に対する懸念が高まっています。
2020年の大西洋ハリケーンシーズンは記録破りであり、気候変動に対する懸念が高まっています。
by ジェームズH.ルパートジュニアとアリソンウィング
壊れた記録の痕跡を振り返っていますが、シーズンが公式に終わったとしても、嵐はまだ終わっていないかもしれません…
気候変動が紅葉の色を早く変えている理由
気候変動が紅葉の色を早く変えている理由
by フィリップ・ジェームス
葉の色が変わって落ちたときの主な決定要因として、気温と日長が伝統的に受け入れられていました…
注意:気候変動に伴い氷が薄くなると、冬の溺死が増える可能性があります
注意:気候変動に伴い氷が薄くなると、冬の溺死が増える可能性があります
by サプナシャルマ
毎年冬になると、湖、川、海に形成される氷が地域社会と文化を支えます。 それは提供します…
タイムトラベル気候学者はいない:なぜ気候モデルを使用するのか
タイムトラベル気候学者はいない:なぜ気候モデルを使用するのか
by ソフィールイスとサラパーキンス-カークパトリック
最初の気候モデルは、物理学と化学の基本法則に基づいて構築され、気候を研究するために設計されました…