A legfontosabb elvitelek
- Ausztrál kutatók egy speciális, félig átlátszó napelemet fejlesztettek ki.
- Kicsit kevésbé hatékony, mint a hagyományos napelemek, de elegendő fényt enged be ahhoz, hogy ablakként is használható legyen.
- A kutatók ezeket a félig átlátszó, elektromos áramot termelő ablakokat olyan felhőkarcolókba szeretnék beépíteni, amelyekben általában hiányzik a hagyományos napelemek tetőtéri helye.
A kutatók egy innovatív megoldást dolgoztak ki arra, hogy a városi szemeket tiszta energiatermelőkké alakítsák.
Ausztrál kutatók egy csapata félig átlátszó napelemeket hozott létre, amelyekről úgy gondolják, hogy egy napon a felhőkarcolók saját energiát termelhetnek. Az átlátszó napelemek perovszkit cellákból készülnek, amelyeket gyakran a napelemek jövőjeként emlegetnek.
„Ez a munka jelentős előrelépést jelent a nagy hatékonyságú és stabil perovszkit eszközök megvalósítása felé, amelyek napelemes ablakként bevethetők, hogy kihasználhassák ezt a nagyrészt kihasználatlan piaci lehetőséget” – mondta Jacek Jasieniak professzor, az Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékről. a Monash Egyetemen – áll egy egyetemi sajtóközleményben.
Powered Windows
A kristályos szilícium évtizedek óta a legjobb választás a napelemek építéséhez. A kutatók azonban alternatívákat kerestek, elsősorban a szilícium alapú napelemek költséges és intenzív előállítási folyamata miatt.
A perovskit napelemek ígéretes alternatívaként jelentek meg. A perovszkit sajátos kristályszerkezetéről kapta a nevét. Gustav Rose német tudós fedezte fel 1839-ben. A perovszkitokat könnyű szintetizálni, és jellegzetes szerkezetük miatt rendkívül hatékonyak fotovoltaikusként (PV) a napfény energiává alakításában.
Erre építve az ARC Exciton Science Excellence Center kutatócsoportja Jasieniak professzor vezetésével 15,5 százalékos konverziós hatékonyságú perovszkit sejteket hozott létre, miközben a látható fény több mint 20 százalékát engedi át. A tetőtéri szilícium cellák hatékonysága általában körülbelül 20 százalék.
2020-ban ugyanez a kutatócsoport félig átlátszó perovszkit napelemeket állított elő 17 százalékos energiaátalakítási hatásfokkal, és a látható fény 10 százalékát tudta átengedni.
Miközben a legújabb kutatások szerint a teljesítmény-átalakítás hatékonysága néhány fokkal alacsonyabb, mint a csapat korábbi eredményei, az új anyag által átengedett látható fény mennyisége megduplázódott. A kutatók azzal érvelnek, hogy ez jelentősen megnövelné a valós alkalmazások széles körében való felhasználási lehetőségeit.
"A [félig átlátszó napelemek] jelentős figyelmet keltettek az épületbe integrált fotovoltaikus (BIPV) piacon, mivel nagymértékben megnövelik a városi környezetben villamosenergia-termelésre felhasználható felületet" a kutatók. "Továbbá az az előnyük is, hogy csökkentik az épületekbe beeső hőnyereséget a napfény részleges elnyelésével és visszaverésével."
Egy lépéssel közelebb
A legújabb kutatások részeként létrehozott perovszkit napelemek másik fejlesztése a hosszú távú stabilitás a folyamatos megvilágítás és fűtés mellett, ami a kutatók szerint utánozza azokat a körülményeket, amelyekkel az anyag a valós használat során találkozna.
Az épületek jelenleg nem energiatermelő homlokzatok elhelyezésére épülnek.
"Az alátámasztó tudomány működik, és a koncepció fantasztikus, különösen a hatalmas üveghomlokzatú épületek esetében, és viszonylag kevés tetőterület áll rendelkezésre a hagyományos szilícium fotovoltaikához" - mondta Dr. James O'Shea, a fizika docense és olvasója. A Fizikai és Csillagászati Iskola és a Nottinghami Egyetem Energiaintézete a Lifewire-nek nyilatkozott egy e-mailben.
Lance Wheeler, a National Renewable Energy Laboratory (NREL) munkatársa szintén izgatottan várja a fejlesztést. "A perovszkit napelemes ablakok hatékonysági és átláthatósági mutatói folyamatosan emelkednek, és valós hatásokhoz vezethetnek" - mondta Wheeler a Lifewire-nek e-mailben.
Azonban Wheeler rámutatott, hogy a hatékonyság és az átláthatóság mellett számos területtel is foglalkozni kell, mielőtt azt látnánk, hogy ezek a félig átlátszó PV ablakok mindenütt elhelyezkednek.
Először is esztétikailag elfogadható színt kell felvenniük. Wheeler szerint a perovszkit cellák sárgák, narancssárgák vagy pirosak, és szükség van egy további rétegre, amely a színt semleges szürkére vagy finom kékre és zöldre változtatja, amelyek a leggyakoribbak az ablakoknál.
Wheeler azt is elismerte, hogy bár a perovszkit anyagok hosszú utat tettek meg a tartósság terén, az épületbe integrált alkalmazások még nagyobb követelményeket támasztanak, mint a tetőtéri vagy közüzemi méretű napelemek, mivel a meghibásodás és a csere költségesebb és bomlasztóbb a lakók számára.
Dr. O'Shea azt javasolta, hogy a perovszkit napelemek a hagyományos szilíciummal párhuzamosan használhatók nagyobb hatékonyságú hibrid cellák előállítására. Bízik benne, hogy a napelemes ablakok fejlesztése hozzá fog járulni a perovszkit napelem-technológia érettségének előmozdításához, ami a következő években egyre nagyobb elterjedését eredményezi.
"Az épületek jelenleg nem úgy épülnek, hogy energiatermelő homlokzatokat helyezzenek el" - mutatott rá Wheeler. "Oktatásra és változásra van szükség az építőiparban, mielőtt ez nagy léptékűvé válna."
