Ključni izsledki
- Raziskovalci v Avstraliji so razvili posebno polprosojno sončno celico.
- Je nekoliko manj učinkovit kot tradicionalni sončni paneli, vendar prepušča dovolj svetlobe, da se lahko uporablja kot okno.
- Raziskovalci želijo ta polprosojna okna za proizvodnjo električne energije namestiti v nebotičnike, ki običajno nimajo strešnega prostora za tradicionalne sončne celice.
Raziskovalci so zasnovali inovativno rešitev za spreminjanje mestnih ran v čistih generatorjih energije.
Skupina avstralskih raziskovalcev je ustvarila polprosojne sončne celice, za katere menijo, da bi lahko nekega dne nebotičnikom omogočile ustvarjanje lastne energije. Transparentne sončne celice so narejene iz perovskitnih celic, ki jih pogosto oznanjajo za prihodnost sončnih celic.
»To delo zagotavlja velik korak naprej k realizaciji visoko učinkovitih in stabilnih perovskitnih naprav, ki jih je mogoče namestiti kot sončna okna, da bi izpolnili tisto, kar je v veliki meri neizkoriščena tržna priložnost,« profesor Jacek Jasieniak z Oddelka za znanost in inženirstvo materialov na univerzi Monash, piše v sporočilu za javnost univerze.
Powered Windows
Kristalni silicij je že desetletja najboljša izbira za izdelavo sončnih kolektorjev. Raziskovalci pa so iskali alternative, predvsem zaradi dragega in intenzivnega procesa ustvarjanja solarnih panelov na osnovi silicija.
Perovskite sončne celice so se izkazale kot obetavna alternativa. Perovskit je dobil ime po svoji posebni kristalni strukturi. Nemški znanstvenik Gustav Rose ga je odkril leta 1839. Perovskite je enostavno sintetizirati, zaradi svoje značilne strukture pa so zelo učinkoviti kot fotovoltaika (PV) za pretvarjanje sončne svetlobe v energijo.
Na podlagi tega je skupina raziskovalcev iz Centra odličnosti ARC za znanost o ekscitonih, ki jo vodi profesor Jasieniak, ustvarila perovskitne celice s 15,5-odstotno učinkovitostjo pretvorbe, hkrati pa prepušča več kot 20 odstotkov vidne svetlobe. Če pogledamo to v perspektivo, imajo strešne silicijeve celice običajno učinkovitost približno 20 odstotkov.
Leta 2020 je ista skupina raziskovalcev proizvedla polprosojne perovskitne sončne celice s 17-odstotno učinkovitostjo pretvorbe energije in lahko prepuščajo 10 odstotkov vidne svetlobe.
Medtem ko je učinkovitost pretvorbe energije v najnovejši raziskavi nekaj stopenj nižja od prejšnjih rezultatov ekipe, se je količina vidne svetlobe, skozi katero prepušča novi material, podvojila. Raziskovalci trdijo, da bi to znatno povečalo njihov potencial za uporabo v številnih aplikacijah v realnem svetu.
"[Polprosojne sončne celice] so pritegnile veliko pozornosti na trgu vgrajene fotovoltaike (BIPV), saj močno povečajo razpoložljivo površino, ki jo je mogoče uporabiti za proizvodnjo električne energije v urbanem okolju," opomba raziskovalci. "Poleg tega imajo tudi prednost zmanjšanja vpadnega pridobivanja toplote v zgradbah z delno absorbcijo in odbijanjem sončne svetlobe."
Korak bližje
Druga izboljšava perovskitnih sončnih celic, ustvarjenih kot del najnovejše raziskave, je dolgoročna stabilnost pri testiranju neprekinjene osvetlitve in ogrevanja, za katero raziskovalci domnevajo, da posnema pogoje, na katere bi material naletel pri uporabi v resničnem svetu.
Stavbe trenutno niso zgrajene za namestitev fasad, ki proizvajajo energijo.
"Podlaga za znanost deluje in koncept je fantastičen, zlasti za stavbe z ogromnimi steklenimi fasadami in relativno malo strešnega prostora, ki je na voljo za konvencionalne silicijeve fotovoltaike," je dr. James O'Shea, izredni profesor in bralec fizike. School of Physics & Astronomy in University of Nottingham Energy Institute, so sporočili Lifewire v e-pošti.
Lance Wheeler, zaposleni znanstvenik v Nacionalnem laboratoriju za obnovljivo energijo (NREL), je prav tako navdušen nad razvojem. "Meritve učinkovitosti in preglednosti perovskitnih fotonapetostnih oken še naprej naraščajo in lahko povzročijo vplive v resničnem svetu," je Wheeler povedal Lifewire po e-pošti.
Vendar je Wheeler poudaril, da je treba poleg učinkovitosti in preglednosti obravnavati še več področij, preden vidimo ta polprosojna fotonapetostna okna povsod nameščena.
Za začetek bi morali prevzeti estetsko sprejemljivo barvo. Wheeler je dejal, da so perovskitne celice rumene, oranžne ali rdeče in bi morala obstajati dodatna plast za spreminjanje barve v nevtralne sive ali subtilne modre in zelene, ki so najpogostejše za okna.
Wheeler je prav tako priznal, da so perovskitni materiali daleč napredovali v smislu vzdržljivosti, vendar pa so aplikacije, integrirane v stavbe, še zahtevnejše od sončne energije na strehah ali električnih napravah, saj sta okvara in zamenjava dražja in moteča za stanovalce.
Dr. O'Shea je predlagal, da bi lahko perovskitne sončne celice morda uporabili v tandemu s tradicionalnim silicijem za izdelavo hibridnih celic z večjo učinkovitostjo. Prepričan je, da bo razvoj sončnih oken pripomogel k zrelosti tehnologije perovskitnih sončnih celic, kar bo vodilo k njihovi večji uporabi v prihodnjih letih.
"Stavbe trenutno niso zgrajene za fasade, ki proizvajajo energijo," je poudaril Wheeler. "Potrebno je izobraževanje in sprememba gradbene industrije, preden se to zgodi v velikem obsegu."
