Az ablakok hamarosan villamos energiát termelhetnek egy napelem technológiai áttörésnek köszönhetően

Az ablaküvegbe beépíthető félig átlátszó napelemek mindent megváltoztathatnak, amelynek eredményeként átalakulhat az építészet, a városte...

Az ablaküvegbe beépíthető félig átlátszó napelemek mindent megváltoztathatnak, amelynek eredményeként átalakulhat az építészet, a várostervezés és az elektromos áramtermelés.

Ezt állítják ausztrál tudósok, akiket az ARC Exciton Science központjának tagjai vezetnek, amiről a Nano Energy folyóiratban publikáltak egy cikket. (1)

A kutatóknak - Jacek Jasieniak, a Exciton Science és a Monash Egyetem professzorának vezetésével - sikerült előállítaniuk a következő generációs perovszkit napelemeket, amelyek úgy termelnek áramot, hogy közben lehetővé teszik a fény áthaladását.

Jelenleg azt vizsgálják, hogy az új technológiát hogyan lehet beépíteni a kereskedelmi termékekbe a Viridian Glass, Ausztrália legnagyobb üveggyártójával együttműködve.

Ez a technológia az ablakokat gyakorlatilag aktív áramtermelőkké alakítja, potenciálisan forradalmasítva az épületek tervezését. A kutatók szerint két négyzetméter napelemes ablak körülbelül annyi villamos energiát termel, mint egy hagyományos tetőtéri napelem.

A félig átlátszó napelemek gondolata nem új, de a korábbi tervek kudarcot vallottak, mert nagyon drágák, instabilak vagy nem voltak elég hatékonyak.

Jasieniak professzor és a Monash Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékének, valamint az ausztrál nemzeti tudományos ügynökség, a CSIRO kollégái azonban eltérő megközelítést alkalmaztak.

Olyan szerves félvezetőt választottak, amelyből polimer állítható elő, és egy általános napelem-alkotóelem (Spiro-OMeTAD néven ismert) helyettesítésére használják, amely nagyon alacsony stabilitással rendelkezik, mivel nem megfelelő vízenyős bevonatot képez.

A helyettesítő anyag azonban elképesztő eredményeket hozott.

"A tetőtéri napelemek konverziós hatékonysága 15 és 20% között van," - mondta Jacek.

"A félig áttetsző cellák konverziós hatékonysága 17%, miközben átengedik a bejövő fény több mint 10% -át, tehát a zónában vannak. Régóta álom volt, hogy olyan ablakok legyenek, amelyek villamos energiát termelnek, és ez most már lehetséges."

Dr. Anthony Chesman társszerző és a CSIRO kutatója elmondta, hogy a csapat most a gyártási folyamat méretezésén dolgozik.

"Olyan nagyszabású üveggyártási folyamat kidolgozására törekszünk, amely könnyen átvihető az iparba, hogy a gyártók könnyedén átvegyék a technológiát," - mondta.

A napelemes ablakok hasznosak lesznek az épülettulajdonosoknak és a lakóknak egyaránt, és új kihívásokat és lehetőségeket jelentenek majd az építészek, építők, mérnökök és tervezők számára.

"Van azonban egy kompromisszum," - magyarázta Jacek.

"A napelemek többé-kevésbé átlátszóvá tehetők. Minél átlátszóbbak, annál kevesebb áramot termelnek, így az építészeknek ezt fontolóra kell venniük."

Hozzátette, hogy a napelemes ablakok ugyanolyan árnyalatúak, mint a jelenlegi bevonatos üveggel gyártott kereskedelmi ablakok, és kb. 140 watt áramot termelnek négyzetméterenként.

Az első alkalmazására valószínűleg többszintes épületekben kerül majd sor.

A sokemeletes épületekben a nagy ablakok elkészítése drága. A félig átlátszó napelemek beépítésének többletköltsége viszont csekély.

"Az extra költségek után azonban az épület ingyen képes elektromos áramot termelni," - mondta Jacek.

"Ezek a napelemek nagy változást jelentenek abban, ahogy az épületekről gondolkodunk és a tekintetben, ahogyan működnek. Mindeddig minden épületet azzal a feltételezéssel terveztek, hogy az ablakok alapvetően passzívak. Most pedig már aktívan képesek villamos energiát termelni.

A tervezőknek esetleg még át kell gondolniuk, hogy az épületeket hogyan helyezik el a telkeken, hogy optimalizálják a falak napfény elnyelő képességét."

Dr. Jae Choul Yu, az Exciton Science és a Monash vezető szerzője hozzátette, hogy a további kutatások során a hatékonyság növelése a legfontosabb cél.

"A következő projektünk egy tandem eszköz," - mondta. "Alsó rétegként a perovszkit napelemeket, a felső részén pedig szerves napelemeket fogunk használni."

Ami az első félig átlátszó kereskedelmi napelemek megjelenését illeti a piacon, "ez attól függ, hogy a technológiát mennyire sikeresen lehet méretezni, de arra törekszünk, hogy ez 10 éven belül lehetővé váljon," - mondta Jacek. (2)

(1) - https://www.sciencedirect.com/science/article/
(2) - https://excitonscience.com/news/windows-will