Τα διαφανή ηλιακά κύτταρα, που κάποτε ήταν μια φουτουριστική ιδέα, πλησιάζουν περισσότερο στην πραγματικότητα χάρη σε μια σημαντική ανακάλυψη ερευνητών στο Πολυτεχνείο του Χονγκ Κονγκ (PolyU).
Ένας νέος τρόπος μέτρησης του δυναμικού του ηλιακού υλικού
Την Τετάρτη, μια ομάδα ερευνητών ανακοίνωσε τη δημιουργία ενός νέου τρόπου αξιολόγησης της απόδοσης των φωτοενεργών υλικών για ημιδιαφανή οργανικά φωτοβολταϊκά (ST-OPV), κάτι που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο συλλέγεται η ενέργεια μέσω καθημερινών επιφανειών όπως παράθυρα, οθόνες και προσόψεις.
Η ομάδα του PolyU, με επικεφαλής τον καθηγητή Li Gang, πρόεδρο καθηγητή τεχνολογίας μετατροπής ενέργειας, και τον ερευνητή Δρ. Yu Jiangsheng, εισήγαγε μια παράμετρο που ονομάζεται FoMLUE (Figure of Merit for Light Utilization Efficiency). Αυτή η καινοτόμος, αδιάστατη παράμετρος αξιολογεί πόσο καλά αποδίδουν διαφορετικά φωτοενεργά υλικά σε ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα λαμβάνοντας υπόψη τρεις βασικούς παράγοντες: μέση οπτική διαπερατότητα, ενεργειακό χάσμα και πυκνότητα ρεύματος.
Χρησιμοποιώντας το FoMLUE, οι ερευνητές μπόρεσαν να ελέγξουν και να εντοπίσουν τους πιο αποτελεσματικούς συνδυασμούς υλικών για ST-OPV.
«Ως μια αναδυόμενη τεχνολογία ηλιακών φωτοβολταϊκών, τα ηλιακά παράθυρα προσφέρουν νέες δυνατότητες για πρακτική ανάπτυξη σε BIPV, οχήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και γεωργικά θερμοκήπια», δήλωσε ο Li στο δελτίο τύπου.
Η μελέτη έδειξε ότι τα ST-OPV που κατασκευάστηκαν με τριαδικά υλικά με τις υψηλότερες βαθμολογίες FoMLUE πέτυχαν ανώτερη απόδοση, συμπεριλαμβανομένης καλύτερης θερμομόνωσης, λειτουργικής σταθερότητας και ρεκόρ απόδοσης αξιοποίησης φωτός 6,05% - η υψηλότερη που έχει αναφερθεί ποτέ για ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα.
Από το ηλιακό φως στα έξυπνα παράθυρα
Τα ST-OPV προσελκύουν την προσοχή λόγω της ισορροπίας τους μεταξύ αισθητικής και ενεργειακής απόδοσης. Σε αντίθεση με τα συμβατικά ηλιακά πάνελ, αυτά τα κύτταρα μπορούν να είναι διαφανή ή χρωματισμένα, καθιστώντας τα ιδανικά για χρήση σε έξυπνα παράθυρα και άλλα φωτοβολταϊκά συστήματα (BIPV) ενσωματωμένα σε κτίρια.
Με το χαμηλό κόστος παραγωγής τους, την οικολογική σύνθεση και την φυσική εμφάνιση χρώματος υπό το ηλιακό φως, τα ST-OPV θα μπορούσαν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στη δημιουργία αρχιτεκτονικής παραγωγής ενέργειας. Οι ερευνητές του PolyU πιστεύουν ότι με τα σωστά υλικά, τα κτίρια θα μπορούσαν σύντομα να συλλέγουν ηλιακή ενέργεια χωρίς να θυσιάζουν το σχεδιασμό ή την ορατότητα.
Για να το πετύχει αυτό, η ομάδα διερευνά προηγμένους συνδυασμούς υλικών και μεθόδους μηχανικής συσκευών για τη βελτίωση τόσο της σταθερότητας όσο και της διαφάνειας. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να ανοίξουν τον δρόμο για κτίρια που παράγουν μέρος της δικής τους ενέργειας, μειώνοντας την εξάρτηση από τις παραδοσιακές πηγές ενέργειας.
Γεωγραφικές δοκιμές αποκαλύπτουν πού λειτουργούν καλύτερα τα ηλιακά παράθυρα
Η έρευνα διερεύνησε επίσης πώς η τοποθεσία επηρεάζει την απόδοση αυτών των ηλιακών παραθύρων. Η ομάδα δημιούργησε ένα μεταβατικό μοντέλο για να προσομοιώσει την παραγωγή ενέργειας και να μελετήσει την επίδρασή της στα φορτία ψύξης και θέρμανσης των κτιρίων.
Εφαρμόζοντας αυτό το μοντέλο σε 371 πόλεις σε όλη την Κίνα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι περισσότερο από το 90% πέτυχε μετρήσιμη εξοικονόμηση ενέργειας. Οι περιοχές με ζεστά καλοκαίρια και ήπιους χειμώνες έδειξαν τα καλύτερα αποτελέσματα, με την ετήσια συνολική εξοικονόμηση ενέργειας να φτάνει έως και 1,43 GJ ανά τετραγωνικό μέτρο.
Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα τζάμια ST-OPV θα μπορούσαν να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά σε τροπικά και υποτροπικά κλίματα, όπου το ηλιακό φως είναι άφθονο και οι απαιτήσεις κλιματισμού είναι υψηλές.
Μια σαφής πορεία προς την εμπορευματοποίηση
Ο Λι τόνισε τις ευρείες δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας.
«Τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν την πολυλειτουργικότητα και τη γεωγραφική προσαρμοστικότητα των υψηλών επιδόσεων ST-OPV στην κατασκευή βιώσιμων και ενεργειακά αποδοτικών έξυπνων παραθύρων χωρίς να διακυβεύεται η ακεραιότητα του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού, παρουσιάζοντας τις εξαιρετικά πολλά υποσχόμενες εμπορικές τους προοπτικές», πρόσθεσε.
www.worldenergynews.gr
