Wyobraź sobie, że twoje okna produkują prąd – a ty możesz przez nie przejrzeć. Teraz badacze są o krok bliżej rzeczywistości.
Naukowcy w Niemczech opracowali większe, półprzezroczyste organiczne moduły ogniw słonecznych – z metodami produkcji, które można skalować do produkcji przemysłowej.
Przeczytaj: Piłka Diego Maradony „Ręka Boga” sprzedana na aukcji za miliony
Na Uniwersytecie we Fryburgu oraz w Instytucie Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE powstały organiczne moduły słoneczne o wymiarach 14,5 x 14,5 centymetra. Panele przepuszczają średnio 43,2 procent światła widzialnego, jednocześnie przekształcając światło słoneczne w energię elektryczną z efektywnością do 9,26 procent. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Joule.
Organiczne ogniwa słoneczne – zupełnie inny rodzaj technologii
Organiczne ogniwa słoneczne różnią się radykalnie od tradycyjnych paneli krzemowych, które często widujemy na dachach. Materiały pochłaniające światło składają się głównie ze związków zawierających węgiel – i mogą być cienkie, lekkie i elastyczne. Mogą być także zaprojektowane tak, by przepuszczać określone długości fal światła.
To czyni je szczególnie atrakcyjnymi tam, gdzie zwykłe, nieprzezroczyste ogniwa słoneczne nie są odpowiednie – na przykład w oknach, szklanych elewacjach, szklarniach czy dachach samochodowych.
Od laboratorium do dużej skali
Jednym z największych wyzwań było przeniesienie obiecujących eksperymentów laboratoryjnych na produkty komercyjne w większym formacie. Małe komórki eksperymentalne są często starannie wykonywane ręcznie w ściśle kontrolowanych warunkach. Produkcja tej samej technologii na dużych powierzchniach – bez utraty wydajności – jest znacznie trudniejsza.
Teraz niemieccy badacze rozwiązali ten problem, stosując dwie ugruntowane metody produkcji: rozpylanie i powłokę szczelinową.
Powłoka szczelinowa rozkłada cienkie, kontrolowane warstwy materiału równomiernie na powierzchnię i może być dostosowana do produkcji na dużą skalę. Naukowcom udało się zastosować tę metodę na wszystkich warstwach ogniw słonecznych – bez znaczącej utraty wydajności podczas skalowania.
Moduły zawierają ponad 100 indywidualnych ogniw słonecznych, połączonych ze sobą za pomocą precyzyjnej technologii laserowej. Każda komórka ma tylną elektrodę odbijającą światło bliskiej podczerwieni, organiczną warstwę półprzewodnikową pochłaniającą światło oraz przezroczystą górną elektrodę. Górna elektroda wykonana jest z przewodzącego polimeru PEDOT:PSS – nie z metalu. Nowo opracowana wersja tego materiału poprawiła przezroczystość modułów.
Kompromis: transmisja światła kontra produkcja energii elektrycznej
Wciąż istnieje nieunikniony kompromis związany z przezroczystą technologią słoneczną: im więcej światła słonecznego jest przepuszczane, tym mniej światła jest dostępne do produkcji energii elektrycznej.
Niemniej jednak badacze uważają, że mogą teraz jeszcze bardziej zwiększyć przejrzystość bez znaczącego obniżania efektywności. Organiczne moduły słoneczne, które przepuszczają ponad połowę światła widzialnego, mogą potencjalnie zastąpić zwykłe szkło w oknach i szklarniach.
Niższa przezroczystość może być również przydatna tam, gdzie powierzchnie barwionego szkła są już pożądane – na przykład na dachach samochodów czy niektórych elewacjach budynków.
Elastyczne ogniwa słoneczne – i droga naprzód
Technologia ta może ostatecznie stać się elasyczna. Naukowcy już wyprodukowali wczesne organiczne moduły słoneczne na elastycznej folii – stosując metody kompatybilne z ciągłą produkcją roll-to-roll. Podczas testów elastyczne moduły zachowały 100 procent swojej pierwotnej sprawności po 1274 wygięciach wokół pręta o średnicy zaledwie 15 milimetrów.
Kolejnym wyzwaniem było znacznie powiększyć te elastyczne moduły.
Jeśli badaczom uda się zwiększyć skalę technologii – zachowując przy zachowaniu wydajności i trwałości – budynki przyszłości będą mogły wykorzystywać duże powierzchnie okien i szklanych elewacji do dwóch celów jednocześnie: wpuszczać światło dzienne – oraz cicho produkować odnawialną energię elektryczną.
Kierownik zdrowia: Tłuszcz brzuszny i niski poziom witaminy D mogą być niebezpiecznym połączeniem