Okna jako wydajne źródło energii słonecznej
Naukowcy odkryli, że organiczne ogniwa słoneczne przekształcają znacznie mniej światła słonecznego w energię elektryczną niż wydajne ogniwa słoneczne wykonane z krzemu. Jednak pomimo swojej niższej wydajności posiadają one istotną zaletę, a jest nią przejrzystość.
Teraz amerykańscy naukowcy opracowali przezroczyste ogniwo słoneczne, które przepuszcza prawie połowę światła słonecznego i przekształca dobre osiem procent w energię elektryczną. Jak donoszą naukowcy w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”, takie ogniwa słoneczne nadają się szczególnie do dużych powierzchni okiennych w wysokich budynkach biurowych.
Stephen Forrest i jego koledzy z Uniwersytetu Michigan w Ann Arbor szukali dla swoich ogniw słonecznych aktywnych dla światła cząsteczek organicznych o specjalnych wymaganiach.
Z jednej strony, powinny one zostać osadzone w warstwie o grubości 100 nanometrów na szklanym podłożu i przepuszczać jak najwięcej światła w widzialnym zakresie widmowym. Z drugiej strony, głównym ich zadaniem było pochłonięcie podczerwonej części światła słonecznego i wykorzystanie jej do wytwarzania energii elektrycznej. Właściwości te zostały połączone w złożonej, organicznej cząsteczce, składającej się z czterech grup tiofenowych i dwóch cyklopentadienów oraz pierścienia benzenowego.
Naukowcy wykorzystali ten materiał do wyprodukowania pierwszych prototypów ogniw słonecznych, które były również wyposażone w przezroczyste i przewodzące prąd warstwy tlenku cyny indu jako elektrody. Pozwoliło to przeniknąć 43,3% światła słonecznego i przekształcić je w 8,1% w energię elektryczną. Drugi wariant, w którym jako elektrodę zastosowano cienką warstwę srebra zamiast tlenku cyny indu osiągnął nawet wydajność 10,8 procent przy przezroczystości 45,8 procent. Jednak to ogniwo słoneczne lekko zabarwiło się na zielono.
„Okna są idealne do organicznych ogniw słonecznych, które łączą wysoką wydajność z wysoką przezroczystością w widzialnym zakresie widmowym” – mówi Stephen Forrest.
Nieskończenie wiele możliwości. Wybór okien
„W produkcji seryjnej można je bardzo dobrze zintegrować między warstwami szkła podwójnego lub potrójnego oszklenia. Wcześniej jednak w dalszych testach konieczne jest udowodnienie długiej żywotności cząsteczek organicznych aktywnych na światło, tak by wynosiła co najmniej dziesięć lat”, wyjaśnia Forrest.
Takie okna solarne nadają się szczególnie do wysokich budynków biurowych, ponieważ są one już wyposażone w okna w jasnych kolorach, aby uniknąć nadmiernego nagrzewania się wnętrza.
