Vedci vytvorili takmer neviditeľné solárne články. Okná, autá aj okuliare by mohli vyrábať elektrinu bez toho, aby si si to všimol
Vedci vytvorili takmer neviditeľné solárne články, ktoré môžu z okien, áut či okuliarov vyrábať elektrinu bez toho, aby menili ich vzhľad.
Vedci zo Singapuru vytvorili solárne články, ktoré sú tak tenké a priehľadné, že sa môžu vložiť priamo do okien, áut alebo dokonca do šošoviek okuliarov a stále dokážu vyrábať elektrinu. Ide o nový typ perovskitových solárnych článkov, ktoré vznikli na Technologickej univerzite Nanyang pod vedením výskumníčky Annalisy Bruno.
Cieľom výskumu bolo nájsť spôsob, ako premeniť bežné sklo na zdroj energie bez toho, aby si niekto všimol, že tam nejaká technológia vôbec je.
Nové solárne články patria medzi najtenšie, aké sa doteraz podarilo vyrobiť. Ich hrúbka dosahuje len zlomok ľudského vlasu, približne 10 000-krát tenšie vrstvy než klasické riešenia. Aj napriek tomu dokážu premieňať svetlo na elektrinu s prekvapivo vysokou účinnosťou.
Výskumný tím zverejnil výsledky v časopise ACS Energy Letters, kde opísal, ako sa im podarilo dosiahnuť stabilný výkon aj pri tak extrémne tenkej štruktúre.
Okná, ktoré nevyzerajú ako solárne panely
Najväčšia zmena oproti bežným solárnym panelom spočíva v tom, že tieto články zostávajú čiastočne priehľadné a farebne neutrálne. To znamená, že ich môžeš vložiť do okna alebo sklenenej fasády a budova si zachová svoj vzhľad bez toho, aby dizajn kazili tmavé solárne panely.
Neprehliadni
Výskumníci dúfajú, že vďaka tejto technológii sa sklenené plochy prestanú vnímať len ako architektonický prvok a začnú fungovať ako aktívne energetické plochy. Kľúčom k výrobe je metóda zvaná tepelné odparovanie vo vákuu. Materiál sa zahreje, premení na paru a usadí sa na povrchu vo forme extrémne tenkej vrstvy. Tento proces umožní presnú kontrolu hrúbky materiálu a zníži počet defektov v štruktúre. Výsledkom sú vrstvy perovskitu s hrúbkou len niekoľko desiatok nanometrov, ktoré stále dokážu zachytávať svetlo a premieňať ho na elektrinu.
Výskumníci zároveň dosiahli rôzne úrovne priehľadnosti. Tenšie vrstvy prepustia viac svetla, hrubšie zas vyrábajú viac energie. Pri najpriehľadnejšej verzii článkov prejde približne 41 % viditeľného svetla, pričom systém stále vyrába elektrinu s účinnosťou okolo 7,6 %. Hrubšie vrstvy dosiahli vyššiu účinnosť, ale prepustili menej svetla.
Vedci tak dokážu vytvoriť kompromis medzi viditeľnosťou a výkonom. Napríklad okná, ktoré slúžia na výhľad von môžu mať tenšiu vrstvu solárnych článkov, pričom okná alebo všeobecne sklo, ktoré má mať čisto dizajnový účel, môže byť hrubšie a vyrábať viac energie.
Nové okná by mohli nájsť uplatnenie hlavne v mestách
Mestá spotrebujú obrovské množstvo energie a veľká časť budov zostáva nevyužitá z pohľadu výroby elektriny. Strechy už solárne panely využívajú, no sklenené fasády a okná zatiaľ zostávajú bokom. A práve tam našli autori štúdie obrovský potenciál. Výpočty vedcov ukazujú, že veľké kancelárske budovy by mohli vyrobiť stovky megawatthodín elektriny ročne, ak by sa pokryli touto technológiou.
V prepočte by to mohlo pokryť spotrebu približne stovky menších bytov.
Technológia však neostáva len pri budovách. Vedci vidia potenciál aj v autách, kde by okná alebo strešné panely mohli dopĺňať batériu. Podobne aj smart okuliare by mohli získať energiu priamo cez šošovky. Výhodou je, že články fungujú aj pri rozptýlenom svetle, nie len na priamom slnku. To je dôležité v mestskom prostredí, kde svetlo často dopadá na sklo nepriamo.
Nové solárne panely majú skvelú škálovateľnosť, no vedci stále riešia odolnosť materiálu
Jednou z najväčších výhod tejto technológie je, že výrobný proces sa dá preniesť do priemyselnej výroby. Tepelné odparovanie patrí medzi metódy, ktoré sa dajú relatívne ľahko škálovať. Vedci tvrdia, že tento prístup by mohol znížiť ekologickú stopu výroby v porovnaní s tradičnými solárnymi panelmi.
Zároveň pracujú na zlepšení stability, pretože perovskitové materiály majú stále výzvy v dlhodobej odolnosti.
Tím z NTU už spolupracuje s firmami, ktoré testujú výrobný proces a skúšajú jeho štandardizáciu. Technológia zatiaľ neprišla na trh, no vývoj pokračuje smerom k tomu, aby sa sklenené plochy budov, áut a zariadení stali bežným zdrojom energie. Ak sa podarí vyriešiť stabilitu a masovú výrobu, okná v budúcnosti nemusia len púšťať svetlo, ale môžu ho aj premieňať na elektrinu.
