Bár nem feltétlenül közkedveltek és praktikusak, ám elterjedésüket ez kevéssé akadályozza – szépen, lassan ellepik a nagyvárosokat a hatalmas üvegfelületeikkel a pillantást vonzó felhőkarcolók, irodaházak. Valljuk be, a ház tervezésekor sem elvetélt ötlet manapság egy hatalmas, panorámát nyújtó üvegfelületet álmodni a nappalira! Azt viszont ne gondoljuk, hogy a legnagyobb hátrányát az üveg tisztántartása jelenti majd!
Épületenergetikai szempontból sem túl jó választás egy óriási üvegfelület, hiszen a hőszigetelését nehezebb megoldani, mint a falakét, könnyen szökik a meleg, nem beszélve arról, hogy a világos teret megtöltő napfény bizony nyáron katlanná varázsolhatja a vonzó irodát vagy nappalit, s így felesleges energiát kell fordítani a tér hűtésére. Ám mennyivel jobb lenne a helyzet, ha kiszűrnénk és hasznosítanánk a fény UV- és infravörös sugarait, megtartva az eddigi előnyöket! Pláne, ha tegyük fel, áramot is termelhetnénk avval! Mindez nem is utópia, jó ideje velünk együtt él ugyanis ez a – nevezzük átlátszó napelemnek – fotovoltaikus alapokon nyugvó technológia.
Szinte hihetetlen, de még csak 2010-et írtunk, amikor a Michigan Állami Egyetemen lefektették az átlátszó napelemes eszköz koncepcióját, majd a következő évben benyújtották a szabadalmi bejelentésüket a szelektív abszorpció koncepciójának védelme érdekében, amelyben a napelemes eszköz szelektíven nyeli el a nap spektrumának nem látható (UV és IR) összetevőit, miközben a látható fényt átengedi. Ezzel egyidejűleg meg is alakítják Ubiquitous Energy (UE) néven a céget, amely ennek fejlesztésével foglalkozik, és jelenleg a Szilícium-völgyben található gyártóüzemben állítja elő rendkívül átlátszó, hatékony napelemeit. Mostanra már a British Glass 2021-es #GlassFocus díjátadóján elnyert technológiai kiválóság-díjjal is dicsekedhetnek. Az elmúlt bő évtizedben az UE megkezdte annak a napelemnek a forgalmazását, amely képes úgy áramot termelni, hogy az infravörös, valamint az ultraibolya sugarat felfogja, de a látható fényt átengedi, s mindemellett az alacsony emissziós tényező és az alacsony napsugárzási hőnyereség komoly szigetelést biztosít. Ezeknek a speciális napelemeknek köszönhetően működtethetőek az irodaház lámpái, valamint egyéb berendezései, de arra is van lehetőség, hogy a panelek elraktározzák a termelt energiát akkumulátorok segítségével, vagy akár visszatáplálják a hálózatba.
Az UE most még abban a fázisban jár, hogy csak kisebb üvegtáblák gyártását valósítja meg, de a tervei között szerepel, hogy kiterjeszti a hagyományos üvegtáblák kifejlesztésére is, méghozzá úgy, hogy a gyártási költségeket is csökkentse. A cég nem áll meg az építészeti üvegeknél; napelemes technológiája végtelenül sok területen alkalmazható: nemcsak lakó- és kereskedelmi épületek ablakaiban használható, hanem szállítójárművek felületén, hordozható elektronikai eszközök üvegeként, üvegházként is. Minden, napfénynek kitett felület képes tiszta, megújuló energia előállítására, így például mobiltelefonok, táblagépek és más hasonló eszközök kijelzőjébe is beszerelhető, és az eszköz így anélkül töltődhet a napon, hogy a napelem megváltoztatná – elcsúnyítaná, megvastagítaná – a készülék megjelenését. A michigani egyetem kutatója, Richard Lunt szerint a perovszkitos technológia és a korábbi organikus rendszer összeházasításával olyan napelemek fejleszthetők, amelyek mind az ultraibolya, mind az infravörös fényt hasznosítják (és egyúttal kizárják ezeket az épületbelsőkből), és 20 százalékos hatásfokkal működnek, miközben csaknem teljesen átlátszók.
Az átlátszó napelemek létrehozásával próbálkozik Victor Klimov, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium munkatársa is. Elképzelése, hogy az üveg anyagába kvantumpontokat kevernek és ezzel érik el az UV és az infravörös fény elnyelését, miközben az üveg olyan frekvenciájú sugárzást bocsát ki, amelyet az ablakkeretbe szerelt általános napelemek át tudnak alakítani, így állítva elő az energiát. Mivel a kvantumpontok olcsók, és csak kevés napelem kell a megvalósításhoz, a leginkább pénztárcakímélő megoldásnak ígérkezik.
A világ másik végén is folynak kutatások ezen a célterületen. A dél-koreai Incshoni Egyetem munkatársai fontos eredményt érhettek el, a kutatóknak sikerült megalkotniuk a világ egyik leginkább átlátszó, sima üvegre hasonlító fotovoltaikus celláját. A dél-koreai szakértők elsőként a korábbi vizsgálatok során azonosított potenciális félvezetőket tanulmányozták, választásuk végül a titán-dioxidra és nikkel-oxidra esett. Előbbi már jól ismert a napelemek világában, komoly előnye, hogy nem mérgező, illetve környezetbarát. A nikkel-oxid különlegessége ezzel szemben az, hogy könnyedén előállítható. Mindkét anyag optikai átlátszósága igen magas, ezért rengeteg látható fényt képesek átengedni. A kutatók több tesztet is elvégeztek, hogy felmérjék a cella tulajdonságait. A modell hatékonysága egyelőre alacsony, csupán 2,1 százalék, viszontmeglehetősen érzékeny, és rossz fényviszonyok között is működik. A kutatók bíznak benne, hogy idővel jelentős javulást érhetnek el a hatékonyság terén.
Térben ennél közelebb is komoly eredményekre lelhetünk. Különböző mértékben átlátszó napelemeket fejlesztett a német Sonnenstromfabrik az mnnsz.hu információi szerint. Kimenő teljesítményük 160W és 280W közötti, amíg hatékonyságuk a 9,5és a 16,7 százalék közötti tartományban van. A gyártó olyan, épületekbe integrált, fotovoltaikus modulokat dolgozott ki, amelyek magas fokú átlátszóságra optimalizálhatók. Az üveg-üveg monokristályos modulokat három különböző szintű átlátszóságot mutató változatbanértékesítik. A modulokat 2 x 2 mm-es antireflexiós síküveggel fedték, kimenő teljesítményük 160W-tól 280W-ig terjed. Hatékonyságuk szintje is eltérő, a 160W teljesítményű, 32 cellás, kerettel ellátott panelé minimum 9,5 százalék, amíg a 280W teljesítményű, 54 cellás, keret nélküli panelé minimum 16,7 százalék. A vállalat közlése szerint az átlátszóságnak köszönhetően a panelek alkalmasak verandák, pergolák, védőtetők, gépkocsi-parkolók, uszodák, előcsarnokok és homlokzatok kialakításakor egyaránt.
A napelemes technológiákkal kapcsolatos fejlesztő tevékenység egyéb területekre, így a gyártásra is kiterjed. A HighLine Technology nevű német cég érintés nélküli, anyag- és költségtakarékos – vagyis a korábbiaknál fenntarthatóbb – napelem-gyártási eljárást fejlesztett ki. Ennek során a szilícium napelem-cella felső részén található áramelvezető érintkező rácsozatot – a hagyományos szitanyomás helyett – olyan apró fúvókákon keresztül nyomtatják a felületre, amelyek átmérője fele a hajszálénak. A létrejövő kontaktusrács vékonyabb, így a félvezetőből kisebb felületet takar ki a napfény elől, s így a költséges ezüstből mintegy 20 százalékkal kevesebbet kell felhasználni. Orosz tudósok pedig olyan filmréteget találtak fel, amely megóvja a napelemeket a túlhevüléstől, ráadásul a fejlesztők szerint az alacsony költséggel előállítható technológia felhős időben akár a modul hatékonyságát is javíthatja.
(A cikk a Zöld Ipar Magazin 2022. áprilisi számában jelent meg elsőközlésben.)
További hírek a kategóriából
