石墨烯为提高钙钛矿太阳能技术的性能提供了关键

大规模可再生能源解决方案的竞争正在世界各地全面展开。

对于许多政府来说，可再生能源不仅仅是拥有，而是能源组合中强制性和不断增长的一部分。

然而，与当前基础设施的退役以及包括发电、传输和存储在内的新基础设施需求的生产和推出相关的巨额间接费用，这在许多情况下使真正的可持续性主张和投资回报受到质疑。

例如，最常见的太阳能电池板使用硅光伏电池技术，该技术在中国化石燃料驱动的制造设施中大量制造。随着最近影响中国贸易关系的问题，以及乌克兰-俄罗斯冲突引起的能源安全，将基础设施制造需求带到国内是许多国家更加关注的问题。

改变太阳方程

太阳能是最清洁的电力来源之一，但如上所述，创建必要的基础设施可能会有问题。在接受较低太阳辐射强度的地区，常用硅光伏电池的性能也存在问题。

此外，在工业规模上发电太阳能需要很大的足迹——在有足够开放空间的地方是可行的，例如在沙漠地区，但这通常需要对漫长的传输基础设施的要求。

在澳大利亚等国家，屋顶太阳能在住宅和商业应用方面都经历了显著增长。一旦仅限于白天，电池技术的最新进展使仪表后存储开始获得牵引力，这意味着太阳能成为24×7的可能性，白天使用阳光产生足够的能源来载家庭和企业度过夜晚。但阳光是一个关键字，当发电无法跟上需求时，仍然需要备用电源来提供能源。

尽管如此，屋顶太阳能的出现凸显了两件事。首先，太阳能所需的房地产在现有基础设施中确实可用，因此可以重新想象大型太阳能农场。其次，它表明，能源生产可以变得更加个性化，而不需要大型公用事业组织和/或政府所有权。鉴于疫情和乌克兰冲突带来的能源安全受到关注，这变得更加重要。

现在，新型钙钛矿太阳能技术正在显示出进一步将能源生产规模缩小到设备水平的希望，但更重要的是，将光转化为电力的更好。钙钛矿技术的美妙之处在于它在低光和环境光下工作。

钙钛矿技术解释

钙钛矿是一系列天然矿物，具有独特的晶体结构，用于一系列应用，包括压电、电池和超导体。

钙钛矿也是超低成本太阳能（ULCS）最有效的形式之一，允许创建薄膜太阳能电池。与其他太阳能技术相比，它们提供了可调谐的化学反应，从而实现高能转换，并且可以以非常小、灵活的格式和低重量配置制作。最重要的是，它们在间接或环境光条件下有效发电。它们还需要比硅基电池制造低得多的温度，因此制造过程中的碳排放量要低得多。

能够创建这些小型ULCS电池为更广泛的高效、以设备为中心的充电应用程序开辟了道路——想想手机、照明、家用电器和具有内置太阳能充电能力的广泛消费电子产品。

进一步考虑，能源安全问题是一个主要问题，即制造可以在相对较小的设施、国内和多个当地设施中进行，而不是需要广泛的建筑面积和碳密集型工业流程。

对于澳大利亚Greatcell Australia公司来说，该公司在新南威尔士州建立了一家试点工厂，并正处于与世界各地的制造商一起测试其Perovskite太阳能电池（PSC）系列的高级阶段，提供清洁能源新主权能力的能力是关键。

Greatcell的目标是将其模块化生产线安装到40英尺的集装箱中，部分原因是与硅太阳能电池相比，组装更容易，生产PSC的步骤数量减少。

石墨烯优势

PSC一直面临挑战，特别是在延长其用于可行商业应用的寿命方面。Greatcell意识到，通过重新思考PSC中的材料，这些挑战是可以克服的。石墨烯是一种尖端的先进材料，与其他现有的PSC技术相比具有明显的性能增强，导致Greatcell和First Graphene之间的合作。

石墨烯被视为增强PSC许多关键属性的关键，这些属性已经使它们对广泛的日常应用具有吸引力。它还可以提高使用寿命，并允许高速滚动到滚动生产。此外，由于石墨烯卓越的导电性和热性能，具有提高能量转换效率的潜力。石墨烯也被视为目前在制造钙钛矿太阳能电池时使用的环境有害材料的关键去除。

此外，Greatcell Australia首席执行官Paul Moonie表示，通过合作开发的石墨烯复合材料和配方不仅提高了PSC的性能，还降低了80%以上的投入材料成本。

他说：“这为更低成本的选项开辟了道路，这无疑将成为全球电子制造商的令人信服的提议。”

First Graphene首席执行官兼董事总经理Michael Bell表示，与Greatcell的合作为两家公司提供了相当大的机会。

他说：“我们的目标是加快石墨烯增强的PSC新技术的商业化，该技术可以为需要性能更好的钙钛矿太阳能技术的大量全球市场开辟道路。”

根据MarketWatch 2021年的一份报告，PSC市场的收入预计CAGR将达到42.1%，到2026年全球市场规模约为14亿美元。