Επιστήμονες στη Σιγκαπούρη ανέπτυξαν εξαιρετικά λεπτά ηλιακά κύτταρα που θα μπορούσαν μια μέρα να μετατρέψουν τα τζάμια αυτοκινήτων, τους ουρανοξύστες και ακόμη και τα έξυπνα γυαλιά σε επιφάνειες παραγωγής ενέργειας.
Ερευνητές στο Nanyang Technological University δημιούργησαν ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη (perovskite).
To πάχος τους είναι περίπου 10.000 φορές μικρότερο από μια ανθρώπινη τρίχα. Παρά το μικροσκοπικό τους μέγεθος, οι συσκευές πέτυχαν από τις υψηλότερες αποδόσεις που έχουν καταγραφεί για εξαιρετικά λεπτή τεχνολογία ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη.
Τα ευρήματα αναδεικνύουν μια αυξανόμενη προσπάθεια να μετατραπούν καθημερινές επιφάνειες σε πηγές καθαρής ενέργειας
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε μελλοντικά να βοηθήσει κτίρια, οχήματα και φορητές ηλεκτρονικές συσκευές να παράγουν ηλεκτρισμό χωρίς σημαντικές αλλαγές στον σχεδιασμό.
Η εργασία δείχνει επίσης ένα μέλλον όπου οι πόλεις θα μπορούν να παράγουν περισσότερη ανανεώσιμη ενέργεια χωρίς να προσθέτουν επιπλέον γη ή ογκώδη συστήματα σε στέγες.
Ηλιακή ενέργεια κρυμμένη στο γυαλί
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής την Annalisa Bruno, σχεδίασε τα ηλιακά κύτταρα ώστε να παραμένουν σχεδόν αόρατα ενώ εξακολουθούν να παράγουν ηλεκτρισμό.
Επειδή τα κύτταρα παραμένουν ημιδιαφανή και ουδέτερα ως προς το χρώμα, θα μπορούσαν να ενσωματωθούν πιο εύκολα σε πύργους γραφείων, παράθυρα και γυάλινες προσόψεις σε σχέση με τα συμβατικά ηλιακά πάνελ.
Αυτό θα μπορούσε να καταστήσει την τεχνολογία πιο ελκυστική για αρχιτέκτονες και κατασκευαστές που θέλουν να προσθέσουν συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας χωρίς να αλλάξουν την εμφάνιση ενός κτιρίου.
Τα κύτταρα χρησιμοποιούν περοβσκίτη - ένα υλικό γνωστό για την αποτελεσματική απορρόφηση του ηλιακού φωτός με χαμηλότερο κόστος παραγωγής από το πυρίτιο.
Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ, οι νέες συσκευές μπορούν επίσης να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια υπό έμμεσες και διάχυτες συνθήκες φωτός. Αυτό τα καθιστά χρήσιμα σε πυκνοκατοικημένες πόλεις όπου τα ψηλά κτίρια συχνά εμποδίζουν το άμεσο ηλιακό φως.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι μεγάλα κτίρια γραφείων με γυάλινες εξωτερικές επιφάνειες θα μπορούσαν τελικά να αντισταθμίσουν μέρος της κατανάλωσης ηλεκτρικής τους ενέργειας χρησιμοποιώντας την τεχνολογία.
Πρώιμες εκτιμήσεις δείχνουν ότι ορισμένα κτίρια θα μπορούσαν να παράγουν εκατοντάδες μεγαβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας κάθε χρόνο εάν τα ηλιακά κύτταρα κλιμακωθούν επιτυχώς.
Υπερλεπτά στρώματα κατασκευασμένα σε κενό
Για την κατασκευή των κυττάρων, η ομάδα χρησιμοποίησε θερμική εξάτμιση, μια βιομηχανική διαδικασία που θερμαίνει υλικά μέσα σε θάλαμο κενού μέχρι να εξατμιστούν και να εναποτεθούν σε λεπτά φιλμ.
Η μέθοδος επέτρεψε στους ερευνητές να δημιουργήσουν εξαιρετικά ομοιόμορφα στρώματα περοβσκίτη πάχους μόλις 10 νανομέτρων.
Επίσης, απέφυγε τοξικούς διαλύτες που χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή ηλιακών κυττάρων, κάτι που θα μπορούσε να απλοποιήσει τη μελλοντική μαζική παραγωγή.
Οι επιστήμονες παρήγαγαν τόσο αδιαφανείς όσο και ημιδιαφανείς εκδοχές, ρυθμίζοντας το πάχος του στρώματος περοβσκίτη. Τα αδιαφανή μοντέλα πέτυχαν αποδόσεις μεταξύ 7% και 12%, ανάλογα με το πάχος.
Μια ημιδιαφανής έκδοση επέτρεπε τη διέλευση του 41% του ορατού φωτός ενώ μετέτρεπε το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια με απόδοση 7,6%.
Οι ερευνητές δήλωσαν ότι τα αποτελέσματα κατατάσσονται μεταξύ των ισχυρότερων επιδόσεων που έχουν καταγραφεί για ημιδιαφανή κύτταρα περοβσκίτη κατασκευασμένα με παρόμοια υλικά. Ο Luke White, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να υποστηρίξει «ενεργειακά παράθυρα» και άλλες μορφές βιώσιμης αρχιτεκτονικής.
Προώθηση προς εμπορική χρήση
Ανεξάρτητοι ειδικοί δήλωσαν ότι η προσέγγιση κατασκευής θα μπορούσε να βοηθήσει την τεχνολογία διαφανών ηλιακών κυττάρων να πλησιάσει τη μαζική παραγωγή.
Ο Sam Stranks από το Πανεπιστήμιο του Cambridge δήλωσε ότι οι ερευνητές πρέπει ακόμη να αποδείξουν τη μακροπρόθεσμη ανθεκτικότητα και σταθερότητα πριν η εμπορική αξιοποίηση γίνει πρακτική.
Η ομάδα του NTU έχει καταθέσει πατέντα για την τεχνολογία μέσω της NTUitive και συνεργάζεται με βιομηχανικούς εταίρους για τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν τώρα να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα και να επεκτείνουν την τεχνολογία σε μεγαλύτερες επιφάνειες πριν τη φέρουν στην αγορά.
Πιστεύουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε τελικά να μετατρέψει παράθυρα, οχήματα και καταναλωτικά ηλεκτρονικά σε αθόρυβες πηγές ανανεώσιμης ενέργειας.
(Η μελέτη δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό ACS Energy Letters)
www.worldenergynews.gr
