Kluczowe dania na wynos
- Naukowcy z Australii opracowali specjalne półprzezroczyste ogniwo słoneczne.
- Jest nieco mniej wydajny niż tradycyjne panele słoneczne, ale przepuszcza wystarczająco dużo światła, aby można je było wykorzystać jako okno.
- Naukowcy chcą zainstalować te półprzezroczyste okna generujące energię elektryczną w drapaczach chmur, w których zwykle nie ma miejsca na tradycyjne panele słoneczne.
Naukowcy opracowali innowacyjne rozwiązanie, aby zmienić miejskie brzydoty w generatory czystej energii.
Zespół australijskich naukowców stworzył półprzezroczyste ogniwa słoneczne, które, jak sądzą, pewnego dnia mogą umożliwić drapaczy chmur generowanie własnej energii. Przezroczyste ogniwa słoneczne są wykonane z ogniw perowskitowych, które są często okrzyknięte przyszłością ogniw słonecznych.
„Ta praca stanowi duży krok naprzód w kierunku zrealizowania wysokowydajnych i stabilnych urządzeń perowskitowych, które mogą być stosowane jako okna słoneczne, aby spełnić w dużej mierze niewykorzystaną szansę rynkową” – prof. Jacek Jasieniak z Wydziału Inżynierii Materiałowej na Uniwersytecie Monash, powiedział w komunikacie prasowym uniwersytetu.
Zasilane Windows
Krzem krystaliczny jest od dziesięcioleci preferowanym wyborem do budowy paneli słonecznych. Naukowcy szukali jednak alternatyw, przede wszystkim ze względu na kosztowny i intensywny proces tworzenia paneli słonecznych na bazie krzemu.
Ogniwa słoneczne Perovskite okazały się obiecującą alternatywą. Perowskit zawdzięcza swoją nazwę szczególnej strukturze krystalicznej. Niemiecki naukowiec Gustav Rose odkrył go w 1839 roku. Perowskity są łatwe do syntezy, a ich charakterystyczna struktura sprawia, że są bardzo wydajne jako fotowoltaika (PV) do przekształcania światła słonecznego w energię.
Opierając się na tym, zespół naukowców z ARC Center of Excellence in Exciton Science pod kierownictwem profesora Jasieniaka stworzył ogniwa perowskitowe o wydajności konwersji 15,5 procent, jednocześnie przepuszczając ponad 20 procent światła widzialnego. Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, dachowe ogniwa krzemowe mają zwykle wydajność około 20 procent.
W 2020 r. ta sama grupa naukowców wyprodukowała półprzezroczyste perowskitowe ogniwa słoneczne o 17-procentowej wydajności konwersji energii i przepuszczające 10 procent światła widzialnego.
Podczas gdy wydajność konwersji mocy w najnowszych badaniach jest o kilka stopni niższa niż poprzednie wyniki zespołu, ilość światła widzialnego, przez które przepuszczany jest nowy materiał, podwoiła się. Naukowcy twierdzą, że znacznie zwiększyłoby to ich potencjał do wykorzystania w szerokim zakresie rzeczywistych zastosowań.
„[Półprzezroczyste ogniwa słoneczne] przyciągnęły znaczną uwagę na rynku fotowoltaiki zintegrowanej z budynkiem (BIPV), ponieważ znacznie zwiększają dostępną powierzchnię, którą można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej w środowisku miejskim” badacze. „Ponadto mają również tę zaletę, że zmniejszają dopływ ciepła do budynków poprzez częściowe pochłanianie i odbijanie światła słonecznego”.
Jeden krok bliżej
Kolejnym ulepszeniem w perowskitowych ogniwach słonecznych stworzonych w ramach najnowszych badań jest długoterminowa stabilność podczas testowania pod kątem ciągłego oświetlenia i ogrzewania, które, jak sądzą naukowcy, naśladują warunki, jakie materiał napotkałby w rzeczywistych zastosowaniach.
Budynki nie są obecnie budowane, aby pomieścić fasady generujące energię.
„Podstawowe badania naukowe działają, a koncepcja jest fantastyczna, szczególnie w przypadku budynków z ogromnymi szklanymi fasadami i stosunkowo małą przestrzenią dachową dostępną dla konwencjonalnej fotowoltaiki krzemowej”, dr. James O'Shea, profesor nadzwyczajny i czytelnik fizyki. School of Physics & Astronomy oraz University of Nottingham Energy Institute poinformowały Lifewire w e-mailu.
Lance Wheeler, naukowiec z National Renewable Energy Laboratory (NREL), jest również podekscytowany rozwojem. „Wskaźniki wydajności i przejrzystości okien fotowoltaicznych z perowskitu nadal rosną i mogą prowadzić do rzeczywistych skutków” – powiedział Wheeler Lifewire w e-mailu.
Jednak Wheeler zwrócił uwagę, że oprócz wydajności i przejrzystości należy zająć się kilkoma obszarami, zanim zobaczymy te półprzezroczyste okna PV wszechobecne.
Na początek musiałyby przybrać estetycznie akceptowalny kolor. Wheeler powiedział, że komórki Perovskite są żółte, pomarańczowe lub czerwone i powinna istnieć dodatkowa warstwa, aby zmienić kolor na neutralne szarości lub subtelne błękity i zielenie, które są najczęściej spotykane w oknach.
Wheeler przyznał również, że chociaż materiały perowskitowe przeszły długą drogę pod względem trwałości, aplikacje zintegrowane z budynkiem są jeszcze bardziej wymagające niż panele słoneczne na dachach lub w skali użytkowej, ponieważ awaria i wymiana są bardziej kosztowne i uciążliwe dla użytkowników.
Dr. O'Shea zasugerował, że ogniwa słoneczne z perowskitu mogą być prawdopodobnie używane w połączeniu z tradycyjnym krzemem do wytwarzania ogniw hybrydowych o większej wydajności. Jest przekonany, że rozwój okien słonecznych pomoże w osiągnięciu dojrzałości technologii ogniw słonecznych z perowskitu, prowadząc do ich zwiększonego zastosowania w nadchodzących latach.
„Obecnie budynki nie są budowane, aby pomieścić fasady generujące energię”, zauważył Wheeler. „Zanim nastąpi to na dużą skalę, potrzebna jest edukacja i zmiany w branży budowlanej.”
