Andrzej Pająk
Naukowcy z Michigan State University pracują nad ogniwem fotowoltaicznym, które w przyszłości miałyby zastąpić szyby w oknach. Trzeba przyznać, że pomysł „twoje okno twoją baterią” robi wrażenie.
Prof. Richard Lunt, który stworzył przezroczyste ogniwo słoneczne. (zdjęcie: MSU)
Zaskakuje już nie tylko sam wygląd tego typu ogniw słonecznych, ale też korzyści, jakie będą mogły płynąć z ich zastosowania na szeroką skalę. Jak czytamy w najnowszym wydaniu Nature Energy, badania prowadzone przez inżynierów z MSU mają dowodzić, że zastąpienie szyb nowym materiałem w połączeniu z ogniwami instalowanymi na dachach ma szansę pokryć niemal w 100% zapotrzebowanie na energię elektryczną całych Stanów Zjednoczonych.
Pierwsze sukcesy w pracach nad w pełni przezroczystymi ogniwami słonecznymi profesor Richard Lunt ogłosił już w 2014 roku. Stworzony przez jego zespół koncentrator energii to przezroczyste tworzywo pokryte cząsteczkami organicznymi, które absorbują niewidzialne dla człowieka spektrum światła słonecznego. Naukowcy potrafią „dostroić” molekuły tak, żeby pochłaniały tylko promieniowanie ultrafioletowe i bliskiej podczerwieni, a następnie zmusić je do „zaświecenia” na innej długości fali z zakresu podczerwieni. Później niewidzialne gołym okiem podczerwone promieniowanie kierowane jest w stronę krawędzi, gdzie dopiero trafia do ogniw fotowoltaicznych w formie cienkich pasków.
Jak mówi Lunt „materiały te nie pochłaniają ani nie emitują światła w widmie widzialnym, dlatego dla ludzkiego oka wyglądają jak przezroczyste”.
Trzeba jednak powiedzieć, że na razie nowatorskie koncentratory energii stworzone przez badaczy z MSU mogą osiągnąć sprawność na poziomie powyżej 5%, podczas gdy tradycyjne panele słoneczne mogą pochwalić się 15-18-procentową wydajnością. Wiadomo też, że przezroczyste ogniwa nigdy nie staną się tak efektywne jak ich nieprzezroczyste odpowiedniki, ale zastosowane na dużych powierzchniach mogą je doskonale uzupełniać.
Cienki materiał może być stosowany na powierzchni budynków, szybach samochodowych, obudowach smartfonów itp. Autorzy publikacji w Nature Energy zawracają uwagę, że w Stanach Zjednoczonych powierzchnia szyb wynosi około 5-7 miliardów metrów kwadratowych. Gdyby zastąpić je przezroczystymi panelami, to można by wytworzyć energię, wystarczającą na pokrycie do 40 proc. zapotrzebowania energetycznego USA.
Brzmi to wręcz niewiarygodnie, ale na razie wiele jeszcze jest do zrobienia. Sam Lunt przyznaje, że na obecnym etapie badań, efektywność jego ogniwa to dopiero jedna trzecia z szacowanych przez naukowca 5%. Co i tak jest już krokiem naprzód w stosunku niecałego 1%, którym inżynierowie mogli pochwalić się przed trzema laty. Oby tak dalej, a wizja Lunta, żeby zastąpić farmy słoneczne, „słonecznymi miastami” stanie się bliższa.