Key takeaways
- Forskere i Australien har udviklet en speciel semi-transparent solcelle.
- Det er lidt mindre effektivt end traditionelle solpaneler, men slipper nok lys ind til at blive brugt som vindue.
- Forskerne ønsker at installere disse semi-transparente el-genererende vinduer i skyskrabere, der norm alt mangler tagplads til traditionelle solpaneler.
Forskere har udtænkt en innovativ løsning til at forvandle bysår til ren energigeneratorer.
Et hold af australske forskere har skabt semi-transparente solceller, som de en dag kunne tillade skyskrabere at generere deres egen strøm. De gennemsigtige solceller er lavet af perovskitceller, som ofte hyldes som fremtiden for solceller.
"Dette arbejde giver et stort skridt fremad mod at realisere høj effektivitet og stabile perovskite-enheder, der kan implementeres som solcellevinduer for at opfylde, hvad der er en stort set uudnyttet markedsmulighed," professor Jacek Jasieniak fra Institut for Materialevidenskab og Engineering ved Monash University, sagde i en pressemeddelelse fra universitetet.
Powered Windows
Krystallinsk silicium har været det foretrukne valg til at bygge solpaneler i årtier. Forskere har imidlertid ledt efter alternativer, primært på grund af den dyre og intensive proces med at skabe siliciumbaserede solpaneler.
Perovskite-solceller er dukket op som et lovende alternativ. Perovskite har fået sit navn for sin særlige krystalstruktur. Den tyske videnskabsmand Gustav Rose opdagede det i 1839. Perovskitter er nemme at syntetisere, og deres karakteristiske struktur gør dem meget effektive som solcelleanlæg (PV) til at omdanne sollys til strøm.
Med udgangspunkt i dette har teamet af forskere fra ARC Center of Excellence in Exciton Science under ledelse af professor Jasieniak skabt perovskitceller med en konverteringseffektivitet på 15,5 procent, mens de tillader mere end 20 procent af synligt lys igennem. For at sætte dette i perspektiv har tagsiliciumceller norm alt en effektivitet på omkring 20 procent.
I 2020 producerede den samme gruppe forskere semi-transparente perovskit-solceller med en effektkonverteringseffektivitet på 17 procent og kunne lade 10 procent af synligt lys slippe igennem.
Mens effektkonverteringseffektiviteten i den seneste forskning er et par hak lavere end holdets tidligere resultater, er mængden af synligt lys, som det nye materiale tillader at passere igennem, fordoblet. Forskerne hævder, at dette ville øge deres potentiale for brug i en bred vifte af applikationer i den virkelige verden markant.
"[Semi-transparente solceller] har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed på det bygningsintegrerede solcellemarked (BIPV), da de i høj grad øger det tilgængelige overfladeareal, der kan bruges til at generere elektricitet i et bymiljø," bemærk forskerne. "Desuden har de også den fordel, at de reducerer indfaldende varmetilvækst i bygninger ved delvist at absorbere og reflektere sollys."
Et skridt nærmere
En anden forbedring af de perovskit-solceller, der er skabt som en del af den seneste forskning, er den langsigtede stabilitet, når de testes for kontinuerlig belysning og opvarmning, som forskerne fatter efterligner de forhold, materialet ville støde på i den virkelige verden.
Bygninger er i øjeblikket ikke bygget til at rumme energigenererende facader.
"Den underliggende videnskab virker, og konceptet er fantastisk, især for bygninger med enorme glasfacader og relativt lidt tagplads til rådighed for konventionel silicium solcelleanlæg," Dr. James O'Shea, lektor og læser i fysik. School of Physics & Astronomy og University of Nottingham Energy Institute, fort alte Lifewire i en e-mail.
Lance Wheeler, en ansat videnskabsmand ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), er også begejstret for udviklingen. "Effektivitets- og gennemsigtighedsmålingerne for perovskite PV-vinduer fortsætter med at stige og kan føre til virkninger i den virkelige verden," fort alte Wheeler til Lifewire via e-mail.
Men Wheeler påpegede, at flere områder skal behandles ud over effektivitet og gennemsigtighed, før vi ser disse semi-transparente PV-vinduer installeret allestedsnærværende.
Til at begynde med skal de have en æstetisk acceptabel farve. Wheeler sagde, at Perovskite-celler er gule, orange eller røde, og der burde være et ekstra lag for at ændre farven til neutrale grå eller subtile blå og grønne nuancer, som er de mest almindelige for vinduer.
Wheeler erkendte også, at selvom perovskit-materialer er nået langt med hensyn til holdbarhed, er bygningsintegrerede applikationer endnu mere krævende end solenergi på tagterrassen eller i brugsskala, da fejl og udskiftning er dyrere og mere forstyrrende for beboerne.
Dr. O'Shea foreslog perovskit-solceller, der måske kan bruges sammen med traditionelt silicium til at lave hybridceller med større effektivitet. Han er overbevist om, at udviklingen af solvinduerne vil hjælpe med at drive modenheden af perovskite-solcelleteknologien, hvilket vil føre til deres øgede anvendelse i de kommende år.
"Bygninger er i øjeblikket ikke bygget til at rumme energigenererende facader," påpegede Wheeler. "Der skal uddannelse og forandring til i byggebranchen, før dette sker i stor skala."
