Key takeaways
- Forskare i Australien har utvecklat en speciell halvtransparent solcell.
- Den är något mindre effektiv än traditionella solpaneler men släpper in tillräckligt med ljus för att användas som fönster.
- Forskarna vill installera dessa halvtransparenta elgenererande fönster i skyskrapor som vanligtvis saknar takutrymme för traditionella solpaneler.
Forskare har utarbetat en innovativ lösning för att förvandla stadssår till ren energigenerator.
Ett team av australiensiska forskare har skapat halvtransparenta solceller som de en dag skulle kunna tillåta skyskrapor att generera sin egen kraft. De transparenta solcellerna är gjorda av perovskitceller, som ofta hyllas som framtiden för solceller.
"Detta arbete ger ett stort steg framåt mot att förverkliga högeffektiva och stabila perovskite-enheter som kan användas som solfönster för att uppfylla vad som är en i stort sett outnyttjad marknadsmöjlighet", professor Jacek Jasieniak från Institutionen för materialvetenskap och teknik vid Monash University, sade i ett pressmeddelande från universitetet.
drivna fönster
Kristallint kisel har varit det bästa valet för att bygga solpaneler i årtionden. Forskare har dock letat efter alternativ, främst på grund av den kostsamma och intensiva processen att skapa kiselbaserade solpaneler.
Perovskite-solceller har dykt upp som ett lovande alternativ. Perovskite har fått sitt namn för sin speciella kristallstruktur. Den tyske vetenskapsmannen Gustav Rose upptäckte det 1839. Perovskiter är lätta att syntetisera, och deras distinkta struktur gör dem mycket effektiva som solceller (PV) för att omvandla solljus till kraft.
Med utgångspunkt i detta har teamet av forskare från ARC Center of Excellence in Exciton Science under ledning av professor Jasieniak skapat perovskitceller med en omvandlingseffektivitet på 15,5 procent, samtidigt som de släpper igenom mer än 20 procent av synligt ljus. För att sätta detta i perspektiv har taksilikonceller vanligtvis en verkningsgrad på cirka 20 procent.
Under 2020 producerade samma grupp forskare semitransparenta perovskitsolceller med en effektomvandlingseffektivitet på 17 procent och kunde släppa igenom 10 procent av synligt ljus.
Medan effektkonverteringseffektiviteten i den senaste forskningen är några snäpp lägre än teamets tidigare resultat, har mängden synligt ljus som det nya materialet tillåter att passera fördubblats. Forskarna hävdar att detta avsevärt skulle öka deras potential för användning i ett brett utbud av verkliga tillämpningar.
"[Halvtransparenta solceller] har väckt stor uppmärksamhet på marknaden för byggnadsintegrerade solceller (BIPV), eftersom de avsevärt ökar den tillgängliga ytan som kan användas för att generera elektricitet i en stadsmiljö", notera forskarna. "Dessutom har de också fördelen att de minskar infallande värmeökning i byggnader genom att delvis absorbera och reflektera solljus."
Ett steg närmare
En annan förbättring av perovskitsolcellerna som skapats som en del av den senaste forskningen är den långsiktiga stabiliteten när den testas för kontinuerlig belysning och uppvärmning, som forskarna förstår efterliknar de förhållanden som materialet skulle möta i verklig användning.
Byggningar byggs för närvarande inte för att rymma energigenererande fasader.
"Den bakomliggande vetenskapen fungerar, och konceptet är fantastiskt, särskilt för byggnader med enorma glasfasader och relativt lite takutrymme tillgängligt för konventionella kiselsolceller," Dr. James O'Shea, docent och läsare i fysik. School of Physics & Astronomy och University of Nottingham Energy Institute, berättade för Lifewire i ett e-postmeddelande.
Lance Wheeler, en anställd forskare vid National Renewable Energy Laboratory (NREL), är också ex alterad över utvecklingen. "Effektivitets- och transparensmåtten för perovskite PV-fönster fortsätter att öka och kan leda till verkliga effekter", sa Wheeler till Lifewire via e-post.
Men Wheeler påpekade att flera områden måste åtgärdas utöver effektivitet och transparens innan vi ser dessa halvtransparenta solcellsfönster distribueras överallt.
Till att börja med måste de anta en estetiskt acceptabel färg. Wheeler sa att Perovskite-celler är gula, orange eller röda, och att det borde finnas ett extra lager för att ändra färgen till neutrala gråa eller subtila blå och gröna nyanser, som är de vanligaste för fönster.
Wheeler erkände också att även om perovskitmaterial har kommit långt när det gäller hållbarhet, är byggnadsintegrerade applikationer ännu mer krävande än solenergi på taket eller i bruksskala, eftersom fel och utbyte är dyrare och mer störande för de boende.
Dr. O'Shea föreslog att perovskitsolceller kanske kan användas tillsammans med traditionellt kisel för att göra hybridceller med större effektivitet. Han är övertygad om att utvecklingen av solfönstren kommer att hjälpa till att driva mognad av perovskite-solcellsteknologin, vilket kommer att leda till ökad användning under de kommande åren.
"Byggnader är för närvarande inte byggda för att rymma energigenererande fasader", påpekade Wheeler. "Det måste finnas utbildning och förändring i byggbranschen innan det här händer i stor skala."
