Całe, naturalne światło wpadające przez okna może pewnego dnia zrobić znacznie więcej niż tylko poprawić nasz nastrój.

Naukowcy ze Szwajcarii osiągnęli nowy rekord wydajności dla przezroczystych ogniw słonecznych, torując drogę dla generujących prąd okien, które mogłyby pomóc zasilać nasze domy i urządzenia, zdecydowanie przyczynić się do ograniczenia emisji CO2.

Znane również jako ogniwa Grätzla, ogniwa wrażliwe na barwniki (DSC) są rodzajem tanich ogniw słonecznych, które wykorzystują światłoczułe barwniki umieszczone na powierzchni półprzewodnika w celu przekształcenia światła widzialnego w energię.

Poprzednie wersje DSC były w dużej mierze zależne od bezpośredniego światła słonecznego, ale naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) znaleźli sposób na stworzenie przezroczystych fotosensybilizatorów - cząsteczek, które mogą być aktywowane przez światło - które mogą "adsorbować" światło w całym spektrum zakresu widzialnego.

"Nasze odkrycia torują drogę do łatwego dostępu do wysokowydajnych DSC i oferują obiecujące perspektywy zastosowań jako zasilanie i zamiennik baterii dla urządzeń elektronicznych o niskiej mocy, które wykorzystują światło pochodzące z otoczenia jako źródło energii" - napisali autorzy badania, opublikowanego na łamach Nature.

Przezroczyste panele słoneczne

DSC są przezroczyste, elastyczne i mogą być produkowane w szerokiej gamie kolorów przy stosunkowo niskim koszcie. Te przezroczyste panele słoneczne są już stosowane w świetlikach, szklarniach i szklanych elewacjach.

W 2012 roku SwissTech Convention Center stało się pierwszym budynkiem użyteczności publicznej z zastosowaniem technologii DSCs.

The Swiss Tech Convention Center/stcc.ch

W 2017 roku Copenhagen International School zainaugurowała swój nowy budynek pokryty około 12 000 niebiesko zabarwionymi, ale przezroczystymi panelami słonecznymi, które wykorzystują tę samą technologię DSC.

Dostarczają one około 300 megawatogodzin (MWh) energii elektrycznej rocznie, zaspokajając ponad połowę rocznego zapotrzebowania szkoły na energię.

Przezroczysta technologia z coraz większą wydajnością

Jednak pomimo tego, że okna generujące energię są dostępne na rynku od kilku lat, jednym z powtarzających się zarzutów była ich ograniczona zdolność do generowania energii elektrycznej w porównaniu z tradycyjnymi ogniwami słonecznymi.

Nowe przełomowe odkrycie zespołu z EPFL może wkrótce pomóc w pokonaniu tej bariery.

Dzięki nowej konstrukcji molekuł udało się zwiększyć wydajność konwersji mocy DSC - innymi słowy, udział energii słonecznej świecącej na nich, która jest przekształcana w użyteczną energię elektryczną - osiągając ponad 15 procent w bezpośrednim świetle słonecznym i do 30 procent w warunkach oświetlenia otoczenia.

Dla porównania komercyjne panele słoneczne mają obecnie średnią sprawność około 20 procent.

DSC nowej generacji charakteryzują się również „długoterminową stabilnością operacyjną” wynoszącą co najmniej 500 godzin.

Materiały przetwarzające światło słoneczne na energię elektryczną mają ogromny potencjał, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na opłacalne technologie energii odnawialnej.

Szczególnie duży potencjał tkwi w powierzchni okien. Przykładowo sobie wyobrazić, że całe drapacze chmur mogłyby zostać przekształcone w pionowe farmy słoneczne.

Jeszcze w 2017 roku zespół z Michigan State University, który opracował nowy typ koncentratora słonecznego generującego energię po umieszczeniu nad oknem, ocenił, że przezroczyste technologie mogłyby zaspokoić około 40 procent zapotrzebowania na energię w Stanach Zjednoczonych.

CZYTAJ: Rewolucja - panel PV zamienia się w okno!

Zespół badawczy oszacował, że w połączeniu z dachowymi panelami - i odpowiednią technologią magazynowania - udział ten mógłby wzrosnąć do prawie 100 procent.

W Europie energia słoneczna stanowiła 12,2 procent energii elektrycznej wytworzonej tego lata w UE, co jest najwyższym wynikiem w historii.

Według Komisji Europejskiej, przy obecnych trendach, może ona zaspokoić nawet 20 procent zapotrzebowania na energię elektryczną w UE do 2040 roku.

Większość energii słonecznej na naszej planecie jest obecnie niewykorzystywana. Jak wyglądałaby sytuacja, gdyby każde okno wokół nas mogło ją zbierać?

Cały artykuł dostępny na: nature.com