Βασικά Takeaways
- Ερευνητές στην Αυστραλία ανέπτυξαν ένα ειδικό ημιδιαφανές ηλιακό στοιχείο.
- Είναι ελαφρώς λιγότερο αποδοτικό από τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ, αλλά αφήνει αρκετό φως για να χρησιμοποιηθεί ως παράθυρο.
- Οι ερευνητές θέλουν να εγκαταστήσουν αυτά τα ημιδιαφανή παράθυρα που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε ουρανοξύστες που συνήθως δεν διαθέτουν χώρο στέγης για παραδοσιακά ηλιακά πάνελ.
Ερευνητές έχουν επινοήσει μια καινοτόμο λύση για να μετατρέψουν τα αστικά μάτια σε γεννήτριες καθαρής ενέργειας.
Μια ομάδα Αυστραλών ερευνητών δημιούργησε ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα τα οποία πιστεύουν ότι θα μπορούσαν μια μέρα να επιτρέψουν στους ουρανοξύστες να παράγουν τη δική τους ενέργεια. Οι διαφανείς ηλιακές κυψέλες κατασκευάζονται από κυψέλες περοβσκίτη, οι οποίοι συχνά χαρακτηρίζονται ως το μέλλον των ηλιακών κυψελών.
"Αυτή η εργασία παρέχει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός προς την πραγματοποίηση συσκευών υψηλής απόδοσης και σταθερότητας περοβσκίτη που μπορούν να αναπτυχθούν ως ηλιακά παράθυρα για να εκπληρώσουν μια σε μεγάλο βαθμό αναξιοποίητη ευκαιρία της αγοράς", ο καθηγητής Jacek Jasieniak από το Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών στο Πανεπιστήμιο Monash, είπε σε ένα πανεπιστημιακό δελτίο τύπου.
Τροφιζόμενα Windows
Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι η καλύτερη επιλογή για την κατασκευή ηλιακών συλλεκτών εδώ και δεκαετίες. Οι ερευνητές, ωστόσο, έχουν αναζητήσει εναλλακτικές λύσεις, κυρίως λόγω της δαπανηρής και εντατικής διαδικασίας δημιουργίας ηλιακών συλλεκτών με βάση το πυρίτιο.
Ηλιακά κύτταρα Perovskite έχουν αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση. Ο περοβσκίτης πήρε το όνομά του για την ιδιαίτερη κρυσταλλική του δομή. Ο γερμανός επιστήμονας Gustav Rose το ανακάλυψε το 1839. Οι περοβσκίτες συντίθενται εύκολα και η χαρακτηριστική δομή τους τους καθιστά εξαιρετικά αποδοτικούς ως φωτοβολταϊκά (PV) για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ενέργεια.
Με βάση αυτό, η ομάδα ερευνητών από το ARC Center of Excellence in Exciton Science με επικεφαλής τον καθηγητή Jasieniak δημιούργησε κύτταρα περοβσκίτη με απόδοση μετατροπής 15,5 τοις εκατό, ενώ επιτρέπει σε περισσότερο από το 20 τοις εκατό του ορατού φωτός να περάσει. Για να το θέσουμε σε προοπτική, οι κυψέλες πυριτίου στην ταράτσα έχουν συνήθως απόδοση περίπου 20 τοις εκατό.
Το 2020, η ίδια ομάδα ερευνητών παρήγαγε ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη με απόδοση μετατροπής ισχύος 17 τοις εκατό και μπορούσε να αφήσει το 10 τοις εκατό του ορατού φωτός να περάσει.
Ενώ η απόδοση μετατροπής ισχύος στην τελευταία έρευνα είναι μερικές βαθμίδες χαμηλότερη από τα προηγούμενα αποτελέσματα της ομάδας, η ποσότητα του ορατού φωτός που επιτρέπει να περάσει το νέο υλικό έχει διπλασιαστεί. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτό θα αύξανε σημαντικά τις δυνατότητές τους για χρήση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών του πραγματικού κόσμου.
"[ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα] έχουν τραβήξει σημαντική προσοχή στην αγορά φωτοβολταϊκών ενσωματωμένων σε κτίρια (BIPV), καθώς αυξάνουν σημαντικά τη διαθέσιμη επιφάνεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα αστικό περιβάλλον, " σημείωση οι ερευνητές. "Επιπλέον, έχουν επίσης το πλεονέκτημα ότι μειώνουν την πρόσπτωση θερμότητας στα κτίρια απορροφώντας και αντανακλώντας εν μέρει το ηλιακό φως."
Ένα βήμα πιο κοντά
Μια άλλη βελτίωση στα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη που δημιουργήθηκαν ως μέρος της τελευταίας έρευνας είναι η μακροπρόθεσμη σταθερότητα όταν δοκιμάζεται για συνεχή φωτισμό και θέρμανση, την οποία οι ερευνητές καταλαβαίνουν ότι μιμείται τις συνθήκες που θα συναντούσε το υλικό στην πραγματική χρήση.
Τα κτίρια δεν έχουν κατασκευαστεί επί του παρόντος για να φιλοξενήσουν προσόψεις που παράγουν ενέργεια.
"Η βάση της επιστήμης λειτουργεί και η ιδέα είναι φανταστική, ιδιαίτερα για κτίρια με τεράστιες γυάλινες προσόψεις και σχετικά μικρό διαθέσιμο χώρο οροφής για συμβατικά φωτοβολταϊκά πυριτίου", δήλωσε ο Dr. James O'Shea, Αναπληρωτής Καθηγητής & Αναγνώστης στη Φυσική. Η Σχολή Φυσικής & Αστρονομίας και το Ινστιτούτο Ενέργειας του Πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, είπαν στο Lifewire σε ένα email.
Ο Lance Wheeler, επιστήμονας στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL), είναι επίσης ενθουσιασμένος με την ανάπτυξη. "Οι μετρήσεις απόδοσης και διαφάνειας των φωτοβολταϊκών παραθύρων περοβσκίτης συνεχίζουν να αυξάνονται και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε επιπτώσεις στον πραγματικό κόσμο", δήλωσε ο Wheeler στο Lifewire μέσω email.
Ωστόσο, ο Wheeler επεσήμανε ότι πρέπει να αντιμετωπιστούν πολλοί τομείς εκτός από την αποτελεσματικότητα και τη διαφάνεια προτού δούμε αυτά τα ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά παράθυρα να αναπτύσσονται παντού.
Για αρχή, θα πρέπει να πάρουν ένα αισθητικά αποδεκτό χρώμα. Ο Wheeler είπε ότι τα κύτταρα Perovskite είναι κίτρινα, πορτοκαλί ή κόκκινα και θα πρέπει να υπάρχει ένα επιπλέον στρώμα για να αλλάξει το χρώμα σε ουδέτερο γκρι ή διακριτικά μπλε και πράσινα, που είναι τα πιο κοινά για τα παράθυρα.
Ο Wheeler αναγνώρισε επίσης ότι, ενώ τα υλικά περοβσκίτη έχουν προχωρήσει πολύ όσον αφορά την ανθεκτικότητα, οι εφαρμογές που ενσωματώνονται σε κτίρια είναι ακόμη πιο απαιτητικές από τον ηλιακό σε στέγες ή χρηστικής κλίμακας, καθώς η αστοχία και η αντικατάσταση είναι πιο δαπανηρή και ενοχλητική για τους ενοίκους.
Δρ. Ο O'Shea πρότεινε ότι τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη μπορούν ίσως να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με το παραδοσιακό πυρίτιο για την κατασκευή υβριδικών κυψελών με μεγαλύτερη απόδοση. Είναι βέβαιος ότι η ανάπτυξη των ηλιακών παραθύρων θα συμβάλει στην αύξηση της ωριμότητας της τεχνολογίας των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη, οδηγώντας στην αυξημένη υιοθέτησή τους τα επόμενα χρόνια.
"Τα κτίρια δεν κατασκευάζονται επί του παρόντος για να φιλοξενούν προσόψεις που παράγουν ενέργεια", επεσήμανε ο Wheeler. "Πρέπει να υπάρξει εκπαίδευση και αλλαγή στον κατασκευαστικό κλάδο πριν συμβεί αυτό σε μεγάλη κλίμακα."
