Pagpapataas ng Real-World na Kakayahang Gamitin ng Perovskite Solar Cells gamit ang Amidimium

Pagpapatibay ng Pinakamahusay na Teknolohiyang Solar

Karamihan ng mga solar panel ay batay sa dalawang teknolohiya: polysilicon, na bumubuo sa karamihan sa kanila, at thin-film cadmium telluride. Gayunpaman, may ikatlong paraan upang gumawa ng mga photovoltaic system, na gumagamit ng mineral na tinatawag na perovskite.

Ito ay gawa sa calcium titanium oxide, at ang teknolohiyang ito ay nagkaroon ng napakalaking pag-unlad sa mga nakaraang taon. Mula sa mga prototype sa laboratoryo na may lamang 3.8% light-to-power conversion efficiency noong 2009, sila naabotna 33.9% noong 2024 para sa disenyo ng LONGi Green Energy Technology.

Gayunpaman, may pangunahing suliranin ang mga perovskite solar panel: tibay. Karamihan ng mga perovskite solar cell ay tumatagal lamang ng ilang taon. Pinipigilan nito ang kanilang paggamit sa anumang komersyal na kapaligiran, dahil sinisira nito ang kakayahang kumita ng mga sistemang ito, kahit na may mas mataas na kahusayan at mas mababang gastos sa produksyon.

Kaya, hangga’t hindi nila maikukumpara ang tibay ng polysilicon na umaabot ng 2-3 dekada, ang perovskite ay mapipilitang manatili sa mga niche na aplikasyon at mga prototype sa laboratoryo, na mawawalan ng karamihan sa “bagong panahon ng solar” na kasalukuyang dumarating na sa atin.

Ito ang dahilan kung bakit ang anunsyo ng isang paraan upang mapabuti ang tibay ng perovskite ng tatlong beses ay isang malaking bagay. Ito ay ginawa ng mga mananaliksik mula sa Northwestern University (USA),  Griffith University (Australia), at ang University of Toronto (Canada), na inilathala ang kanilang mga natuklasan sa prestihiyosong publikasyon Science sa pamagat na “Ang amidination ng mga ligand para sa kemikal at field-effect passivation ay nagpapatatag ng perovskite solar cells¹.”

Mga Kalamangan ng Perovskite

Ang pangunahing mga kalamangan ng perovskite ay ang mababang gastos nito at ang posibilidad ng ”pagpi‑print” ng mga solar cell. Isang malaking dahilan ng mas mababang gastos ay na maaari itong gawin sa temperatura ng silid, kumpara sa silicon, na nangangailangan ng daan‑daang degree.

Ang mga perovskite cell ay flexible din, na nagbubukas ng mga bagong aplikasyon tulad ng mga bubong ng sasakyan at mga drone. Nagsisipsip din ito ng mas malaking bahagi ng liwanag ng Araw, na nagdudulot ng mas mataas na teoretikal na kahusayan, hanggang sa 40%.

Ang titanium ay isang medyo saganang metal, kaya mas mainam itong alternatibo sa silicon kaysa sa cadmium telluride. Gayunpaman, ang posibleng paglabas ng mabibigat na metal, partikular ang lead, ay isang alalahanin na dapat ding tugunan.

Source: Research Gate

Dapat ding tandaan na ang silicon‑perovskite tandem cells, tulad ng binuo ng LONGi, ay isang opsyon bilang kapalit ng purong perovskite system.

Pagprotekta sa Perovskite mula sa Pagkasira

Karaniwan, ang mga perovskite solar cell ay gumagamit ng ammonium‑based na coating layer upang mapabuti ang kahusayan. Bagaman epektibo, ang mga ammonium‑based na layer ay nasisira sa ilalim ng pangkapaligirang stress, kabilang ang init at kahalumigmigan. Ito ay dahil ang molekulang ammonium ay madaling mabasag sa matinding init at tubig.

Source: Frontiers

Ito ay malinaw na hindi ideal para sa totoong paggamit ng mga solar panel, na kailangang harapin ang ulan at mainit na mga araw ng tag‑init.

Dito natagpuan ng mga mananaliksik ng pag-aaral na ito ang solusyon, sa pamamagitan ng paggamit ng isa pang uri ng nitrogen‑based na compound: amidinium. Ang amidinium ay ang ion na nabuo mula sa mga amidine.

Source: Wikipedia

Ito ay isang paglayo mula sa mga nakaraang pananaliksik sa perovskite, na nakatuon sa pagpapabuti ng katatagan ng mismong perovskite. Sa halip, sinusubukan nitong pagbutihin ang mga protective layer.

Radikal na Pagbuti

Hindi lamang pinabuti ng bagong lapit na ito ang resistensya ng coating sa ibabaw ng mga perovskite cell, kundi pinataas din nito ang pangkalahatang tibay ng solar panel.

“Ang bagong coating ay 10 beses na mas matibay laban sa pagkabulok kumpara sa karaniwang ammonium‑based na coating. Mas maganda pa: ang mga cell na may amidinium coating ay nag‑triplo pa ng T₉₀ na buhay ng cell — ang oras kung kailan bumababa ang kahusayan ng cell ng 90% mula sa orihinal nitong halaga kapag nasailalim sa matinding kondisyon.”

Bin Chen – Research associate professor ng kimika sa Northwestern

Pagbuo sa Itaas ng Nakaraang Inobasyon

Hindi ito ang unang breakthrough ng pangkat na ito sa pananaliksik.

Ang isa pang koponan ng co‑author, si Ted Sargent, ay nag‑develop noong 2022 ng perovskite solar cell na nagbukas ng mga rekord sa kahusayan ng enerhiya at boltahe.

Noong 2023, ang kanyang koponan ay nagpakilala ng perovskite solar cell na may inverted na istruktura, na nagpa‑angat din ng kahusayan nito sa enerhiya. Nag‑integrate din sila ng liquid crystals upang mabawasan ang mga depekto sa perovskite film, na nagdulot ng pinahusay na pagganap ng aparato.

Dapat ding tandaan na ang pag-aaral na ito ay hindi lamang ginawa ng mga akademiko, kundi sinuportahan din ng pribadong kumpanya na First Solar (FSLR ), at mga pampublikong institusyon tulad ng Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology, at U.S. Department of Energy.

Pamumuhunan sa Solar Power

Ang produksyon ng enerhiyang solar ay patuloy na lumalago nang may double‑digit na rate at magiging pangunahing tagapagpaandar sa pag‑decarbonize ng ekonomiya. Ngunit marami pa itong kailangang tahakin, dahil ang napakalaking bahagi ng ating pandaigdigang produksyon ng kuryente, at higit pa sa kabuuang enerhiya, ay nagmumula sa fossil fuels.

Sa paglipas ng mga taon, ito ay isang sektor na umunlad upang gantimpalaan ang pinakamalalaking kumpanya, kung saan ang economies of scale ay isang mahalagang salik sa paglikha ng kita sa napaka‑kompetitibong kapaligiran. Siyempre, ang mga bagong teknolohiya ay maaaring maging potensyal na tagapagpabago ng mga itinatag na tagagawa ng polysilicon panel.

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang solar sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa the USA, Canada, Australia, the UK, as well as many other countries.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na mga kumpanyang solar, maaari ka ring tumingin sa mga ETF tulad ng Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), o Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa industriya ng solar at malinis na enerhiya.

Maaari mo ring basahin ang aming artikulo tungkol sa “Top 10 Solar Power Stocks to Invest In”.

Kumpanya ng Solar

Ang First Solar ay ang pinakamalaking tagagawa ng solar panel sa USA at sa buong Kanlurang hemispero, na may mga pasilidad ng paggawa sa US, Malaysia, at Vietnam.

Ang kumpanya ay hindi gumagamit ng klasikong crystalline silicon technology at sa halip ay gumagamit ng kanilang proprietary thin‑film photovoltaics. Batay sa cadmium‑telluride, mas epektibo ito, ginagawa sa mas mababang gastos, at madaling ma‑mass‑manufacture. Ang mga thin‑film solar panel ay mas matibay din, na nagpapanatili ng 89% ng orihinal na pagganap matapos ang 30 taon.

Source: First Solar

Ang cadmium at telluride ay mga byproduct ng pagmimina para sa iba pang mga metal, na nangangahulugang ang mga produkto ng First Solar ay may minimal na epekto, gamit ang mga mapagkukunan na dati ay halos walang gamit. Ang mga thin‑film panel ay maaari ring magkaroon ng mataas na recycling rate.

Ang teknolohikal na kalamangan ng First Solar, kasama ang lokasyong heograpikal nito, ay ginagawa itong malamang na makinabang sa lumalawak na pagsusumikap ng mga Kanlurang bansa na kunin ang kanilang mga panel mula sa labas ng China.

Ang kumpanya ay mabilis na nagpapalawak ng kapasidad ng produksyon, na naglalayong maabot ang nameplate capacity na 25 GW pagsapit ng 2026, mula sa kasalukuyang 11 GW.

Sa pag‑isip ng kanilang pakikilahok sa pananaliksik na tinalakay dito, malinaw na interesado rin ang kumpanya sa perovskite, kahit na kapag ang mga panel na ito ay sapat na ang tibay. Binanggit nila sa kanilang investor presentation na dapat magkaroon ang perovskite ng “development line na handa para sa paggawa ng mga technology sample na nag‑simulate ng kondisyon ng paggawa sa Q4 2024”.

Ang First Solar ay gumastos ng kabuuang $2B sa R&D mula nang ito ay itinatag.

Sa pangkalahatan, ang First Solar ay isang lider sa teknolohiya na makikinabang mula sa mga taripa sa pag‑import mula sa China, na maaaring magkompensasyon sa negatibong epekto sa industriya ng solar mula sa muling pag‑eleksyon ni Trump.

Bagaman nakatuon sa thin film solar gamit ang cadmium telluride sa ngayon, ang kanilang kadalubhasaan sa paggawa ng non‑silicon na solar panel ay maaaring magbigay sa kanila ng malaking kalamangan sa perovskite, lalo na’t isinasaalang‑alang ang kanilang malalim na ugnayan sa ilan sa mga nangungunang mananaliksik sa larangang ito.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Yang, Y., et al. (2024). Amidination of ligands for chemical and field-effect passivation stabilizes perovskite solar cells. Science, 386(898–902). https://doi.org/10.1126/science.adr2091}