Odava päikeseenergia saladus avastati juba 150 aastat tagasi: perovskiit
Iga päev saab meie koduplaneet pihta röögatu hulga tasuta energiaga, meie aga pole siiamaani leidnud tõeliselt tõhusat viisi selle kogumiseks ja rakendamiseks.
Teadlased uurivad mitmeid uusi materjale, mille toel päikesepatareide jõudlust tõsta, kuid üks paljutõotavamaid sellistest ühenditest pole konstrueeritud laboratooriumis.
Tegu on hoopis kivimiga. Täpsemalt ühe konkreetse mineraaliga, mida inimkond on tundnud juba üle 150 aasta.
Küsimuses, kuidas päikeseenergiat paremini rakendada, lähevad spetsialistide arvamused lahku. Mõned peavad parimaks lähenemiseks suure hulga odavamate — ja vähem tõhusate — patareide kasutuselevõttu. Teised usuvad, et tuleviku energiaallikaks on hoopis kallid, aga oluliselt tõhusamad päikesepaneelid.
Kui perovskiidipõhiste päikeseelementide uurimine aga loodetud tulemusi annab, võivad endale võidukalt õlale patsutada kummagi leeri esindajad!
Esimesed perovskiidiproovid koguti Uurali mäestikus Venemaa keskosas aastal 1839.
Tegemist on tähelepandamatu välimusega kristallilise metallorgaanilise ühendiga, mis suuremas osas koosneb kaltsiumtitanaadist. Toona ei osanud keegi aimata, et ühendil võib olla mingisuguseid märkimisväärselt erilisi omadusi.
Alles hiljem avastati, et ühend neelab valgust ja võib funktsioneerida pooljuhina. Esmakordselt tuli teadlastele pähe mõte seda päikesepatareides rakendada aastal 2009.
Ehkki toonased esialgsed katsed andsid üsna tagasihoidlikke tulemusi — perovskiitpatareide tõhusus ei ületanud 3,5 protsenti ning nende kasutusaeg osutus üsna lühikeseks —, on tehnoloogiat vahepealsete aastate jooksul oluliselt tõhustatud.
Traditsioonilistes ränipõhistes päikesepaneelides kasutatakse vähemalt 180 mikromeetri paksuseid materjale. Perovskiitpaneelide paksus ei ületa üht mikromeetrit, kuid need suudavad valgusest kinni püüda sama suure hulga energiat kui ränipaneelid.
Tunnustatud päikeseenergia-teadlane Michael Grätzel on viimastel aastatel põhjalikult nende üliõhukeste perovskiitmaterjalide omadusi uurinud ja konstrueerinud koguni 15-protsendise tõhususmääraga prototüübi.
Ta loodab, et täpsem peenhäälestamine võimaldab tõsta tõhusust 20–25 protsendile: samale tasemele, mida pakuvad praegu laborites arendatavad päikesepatareid.
Perovskiidipõhise päikeseenergia-tehnoloogia tasuvuse nurgakiviks on materjali odavus — see on peaaegu sõna otseses mõttes odav nagu muld.
Perovskiidilademeid leidub kõikjal maailmas mitmesugustes geoloogilistes tingimustes. Mineraali viimine pigmendi kujule on suhteliselt lihtne protsess.
Perovskiitpigment kantakse kihtidena elektrit juhtivale materjalile, mis aitab elektrone kanaldada, kuid valguse käes on ühend ise (tänu pooljuhi-omadustele) elektrilaengu tõhusaks kandjaks.
Uurijad usuvad, et perovskiidipõhiste päikeseelementide tootmine võib olla oluliselt odavam kui ränipatareide masstootmine.
Võimalik, et selleks piisab vedela pigmendi kandmisest õhukestele kiledele. Perovskiitpigmenti peaks olema võimalik pindadele ka pihustada.
Tõsi, ränipõhiste päikesepatareide hind langeb pidevalt. Välistatud pole võidujooks, milles uudsete tehnoloogiate, nt perovskiitpatareide tootmise laiendamine peab püüdma jõuda ette olemasoleva tehnoloogia hinnalangusest.
USA energiaministeeriumi andmetel toodavad praegu kasutatavad päikesepatareid energiat hinnaga 75 USA senti vatt. Fossiilkütustest ammutatava energiavati hinnaks on umbes 50 USA senti.
Kui perovskiitpaneelid neile pandud ootuseid õigustavad, usuvad uurijad, et nende toodetava energia hind ei pruugi kujuneda kõrgemaks kui 10–20 senti vatist.
