Gali būti, kad saulės baterijas iki šiol kūrėme ne pačiu efektyviausiu būdu. Pastaruosius kelis dešimtmečius mokslininkai nuosekliai tyrinėja medžiagų savybes, kurios lemia energijos gamybą ir jos perdavimą.
Naujas tyrimas pateikė įžvalgų, galinčių turėti reikšmingą poveikį saulės energetikos sektoriui, kuris šiuo metu laikomas sparčiausiai augančia atsinaujinančios energijos šaka. Vis dėlto technologiniai iššūkiai išlieka.
Didžiausias paradoksas – tyrėjams pavyko sujungti dvi kristalines medžiagas, kurios paprastai viena kitą „atstumia“ ir vengia kontaktuoti.
Kol pasaulyje auga energijos poreikis, tarptautinės institucijos fiksuoja ir priešingą reiškinį: kai kurių energijos išteklių pasiūla ima lenkti paklausą. Tarptautinė energetikos agentūra prognozuoja, kad iki 2026 m. pabaigos pasaulinis naftos perteklius gali pasiekti 4 mln. barelių per dieną.
Tuo pat metu atsinaujinančių išteklių elektros gamyba kai kuriais laikotarpiais augo greičiau nei įprastinė energetika. Vis dėlto geopolitinė įtampa, ypač Artimuosiuose Rytuose, ir toliau kelia rizikų energijos tiekimui bei kainoms. Reikšminga dalis pasaulinės naftos prekybos srautų eina per Hormūzo sąsiaurį, todėl bet kokie sutrikimai šioje zonoje sustiprina valstybių pastangas kaupti strategines atsargas ir diversifikuoti energijos šaltinius.
Taip pat skaitykite:
Šiame kontekste ypač daug dėmesio sulaukia technologijos, galinčios pagerinti atsinaujinančios energijos efektyvumą. Mokslininkai tiria įvairiausius sprendimus – nuo naujų saulės modulių konstrukcijų iki medžiagų, kurios geriau išnaudoja šilumą ir elektrą.
Tyrime „Decoupled charge and heat transport in Fe2VAl composite thermoelectrics with topological-insulating grain boundary networks“, publikuotame žurnale „Nature“, pristatytas atradimas siejamas su dviem skirtingomis kristalinėmis medžiagomis. Tyrėjai sugebėjo sujungti „kietą“ kristalą Fe₂VAl – geležies pagrindu sukurtą lydinį, pasižymintį geru elektros laidumu, tačiau linkusį prarasti efektyvumą, kai per jį intensyviai perduodama šiluma.
Kita medžiaga – „minkštasis“ kristalas BiSb – apibūdinamas kaip topologinis izoliatorius, padedantis riboti šilumos sklidimą ir taip sudarant sąlygas efektyviau valdyti energijos nuostolius.
Saulės baterijose viena iš esminių problemų yra ta, kad nemaža dalis sugautos energijos virsta vadinamąja atliekine šiluma. Kitaip tariant, dalis potencialo tiesiog „išsisklaido“ ir nėra panaudojama elektros gamybai ar energijos kaupimui.
Todėl idėja sujungti medžiagą, kuri gerai perduoda elektros krūvį, su medžiaga, kuri padeda izoliuoti šilumą, gali atverti kelią naujai kartai sprendimų: stabilesnėms sistemoms, galinčioms geriau suvaldyti šilumos nuostolius ir teoriškai padidinti bendrą efektyvumą.
Taip pat skaitykite:
Jei tokie principai būtų pritaikyti praktikoje, ateities saulės baterijos galėtų ne tik efektyviau gaminti elektrą, bet ir geriau panaudoti šilumos perteklių. Tai reikštų didesnį stabilumą, geresnį našumą realiomis sąlygomis ir potencialiai didesnes galimybes namų ūkiams ar verslams mažinti priklausomybę nuo tinklo.
Klausimas, kurį provokuoja tyrimo rezultatai, skamba paprastai: ar ne per ilgai saulės energiją bandėme „išspausti“ vien tik iš šviesos, ignoruodami didžiulį šilumos komponentą, kurį ši technologija kasdien praranda?
