Klíčové poznatky
- Výzkumníci v Austrálii vyvinuli speciální poloprůhledný solární článek.
- Je o něco méně účinný než tradiční solární panely, ale propouští dostatek světla, aby se dal použít jako okno.
- Výzkumníci chtějí nainstalovat tato poloprůhledná okna generující elektřinu v mrakodrapech, kterým obvykle chybí střešní prostor pro tradiční solární panely.
Výzkumníci vymysleli inovativní řešení, jak proměnit městské oční vřídky na generátory čisté energie.
Tým australských výzkumníků vytvořil poloprůhledné solární články, které by podle jejich názoru mohly jednoho dne umožnit mrakodrapům vyrábět vlastní energii. Průhledné solární články jsou vyrobeny z perovskitových článků, které jsou často oslavovány jako budoucnost solárních článků.
„Tato práce představuje významný krok vpřed k realizaci vysoce účinných a stabilních perovskitových zařízení, která mohou být nasazena jako solární okna, aby naplnila to, co je z velké části nevyužitá tržní příležitost,“profesor Jacek Jasieniak z katedry materiálových věd a inženýrství na Monash University, uvedl v univerzitní tiskové zprávě.
Poháněná Windows
Krystalický křemík je po desetiletí oblíbenou volbou pro stavbu solárních panelů. Výzkumníci však hledali alternativy, především kvůli nákladnému a intenzivnímu procesu vytváření solárních panelů na bázi křemíku.
Perovskitové solární články se ukázaly jako slibná alternativa. Perovskit získal své jméno pro svou zvláštní krystalovou strukturu. Německý vědec Gustav Rose ji objevil v roce 1839. Perovskity se snadno syntetizují a jejich charakteristická struktura je činí vysoce účinnými jako fotovoltaika (PV) pro přeměnu slunečního světla na energii.
Na základě toho vytvořil tým výzkumníků z ARC Center of Excellence in Exciton Science pod vedením profesora Jasieniaka perovskitové články s účinností konverze 15,5 procenta, přičemž propustí více než 20 procent viditelného světla. Abychom to uvedli do perspektivy, střešní křemíkové články mají obvykle účinnost asi 20 procent.
V roce 2020 stejná skupina výzkumníků vyrobila poloprůhledné perovskitové solární články s účinností přeměny energie 17 procent a mohly propustit 10 procent viditelného světla.
Zatímco účinnost přeměny energie v nejnovějším výzkumu je o několik stupňů nižší než předchozí výsledky týmu, množství viditelného světla, kterým nový materiál umožňuje projít, se zdvojnásobilo. Výzkumníci tvrdí, že by to výrazně zvýšilo jejich potenciál pro použití v široké škále aplikací v reálném světě.
"[Polotransparentní solární články] přitáhly významnou pozornost na trhu s fotovoltaikou integrovanou do budov (BIPV), protože značně zvětšují dostupnou plochu, kterou lze použít k výrobě elektřiny v městském prostředí, " pozn. výzkumníci. "Kromě toho mají také tu výhodu, že snižují dopadající teplo do budov tím, že částečně absorbují a odrážejí sluneční světlo."
O krok blíž
Dalším vylepšením perovskitových solárních článků vytvořených v rámci nejnovějšího výzkumu je dlouhodobá stabilita při testování pro nepřetržité osvětlení a ohřev, které podle vědců napodobují podmínky, s nimiž by se materiál setkal v reálném světě.
Budovy nejsou v současné době stavěny pro fasády generující energii.
„Základní věda funguje a koncept je fantastický, zejména u budov s obrovskými prosklenými fasádami a relativně malým střešním prostorem dostupným pro konvenční křemíkovou fotovoltaiku,“Dr. James O'Shea, docent a čtenář ve fyzice. School of Physics & Astronomy a University of Nottingham Energy Institute, řekl Lifewire v e-mailu.
Lance Wheeler, vědecký pracovník v National Renewable Energy Laboratory (NREL), je také nadšen z vývoje. „Metriky účinnosti a transparentnosti perovskitových fotovoltaických oken stále rostou a mohly by mít dopady v reálném světě,“řekl Wheeler Lifewire e-mailem.
Avšak Wheeler poukázal na to, že kromě efektivity a transparentnosti je třeba vyřešit několik oblastí, než uvidíme tato poloprůhledná fotovoltaická okna rozmístěná všude.
Pro začátek by měly mít esteticky přijatelnou barvu. Wheeler řekl, že perovskitové buňky jsou žluté, oranžové nebo červené a měla by existovat další vrstva, která změní barvu na neutrální šedé nebo jemné modré a zelené, které jsou u oken nejběžnější.
Wheeler také uznal, že zatímco perovskitové materiály ušly dlouhou cestu, pokud jde o odolnost, aplikace integrované do budov jsou ještě náročnější než střešní nebo užitkové solární systémy, protože selhání a výměna je nákladnější a pro uživatele rušivější.
Dr. O'Shea navrhl, že perovskitové solární články mohou být použity v tandemu s tradičním křemíkem k výrobě hybridních článků s vyšší účinností. Je přesvědčen, že vývoj solárních oken pomůže řídit vyspělost technologie perovskitových solárních článků, což povede k jejich zvýšenému přijetí v nadcházejících letech.
"Budovy nejsou v současné době stavěny pro fasády generující energii," zdůraznil Wheeler. "Než k tomu dojde ve velkém měřítku, je třeba vzdělání a změny ve stavebním průmyslu."
