Minden ablak perovszkit napelem: az új üveg éjszaka is képes lesz az áramtermelésre

A magas épületek modern építészetét meghatározó óriási üvegfelületek eddig csupán esztétikai előnyt és energetikai veszteséget jelentettek, ám egy új technológiával megoldható, hogy e felületek aktív energiaforrássá változzanak. A University College London (UCL) vezette nemzetközi kutatócsoport olyan áttetsző napelem kifejlesztésével büszkélkedhet, amellyel nemcsak a közvetlen napsugárzás aknázható ki, hanem a belső világítás fénye is.

Ezzel a fejlesztéssel a napelem-technológia eddigi legnagyobb hátrányán is sokat lehet enyhíteni: az épületek még éjszaka, felhős időben és beltéri mesterséges fény mellett is folyamatosan termelhetik az energiát.

Míg a hagyományos napelempanelek működése függ az időjárástól és a napszaktól, az UCL speciális ablakai a nap huszonnégy órájában hozzájárulhatnak az épületek fenntartásához. A tanulmány állítása szerint ezek a felületek csak a természetes fény 30 százalékát engedik át (a hagyományos ablaküvegek 80-90 százalékos fényáteresztésével szemben), ám cserébe rekordmennyiségű energiát nyernek ki a belső terek világításából, és nyáron – kvázi sötétített üvegként – nagyon sokat spórolnak a hűtésre szánt energiaköltségeken.

A UCL fejlesztésének hátterében az az igény áll, hogy az urbanizált környezetben korlátozottan rendelkezésre álló tetőfelületek mellett a homlokzati elemeket is be kellene vonni az energiatermelésbe.

A kutatók távlati célja, hogy a technológiát rugalmas formában is elérhetővé tegyék. Ezzel nemcsak ívelt üvegfelületekkel tervezett épületek, hanem autóablakok borítását is megoldhatnák, nem beszélve arról, hogy a technológia a jövőben ruházati cikkekben vagy hátizsákokban szintén megjelenhet, hogy kisebb eszközök, például telefonok vagy okosórák, e-bőrök töltését szolgálják.

„A hosszú távú verziónk az, hogy a félig átlátszó fényelektromos elemeket ugyanolyan egyszerűen lehessen integrálni, mint egy ablakfóliát” – hangsúlyozta az egyik szerző, Dr. Mojtaba Abdi-Jalebi.

A hatékonyság kulcsa ez esetben is a jövő napelemeinek kulcsanyagát jelentő perovszkit lehet, amely a hagyományos szilíciumalapú rendszerekkel szemben képes a belső világítás specifikus hullámhosszainak elnyelésére is. A kutatócsoport számítógépes modellezéssel optimalizálta a rétegrendet: létrehoztak egy mindössze 185 nanométer vastagságú fényelnyelő réteget, amely ötszázszor vékonyabb az emberi hajszálnál.

Ez a vastagság harmada-negyede a megszokott napelemes rétegeknek, ami kritikus tényező az átlátszóság megtartásához. A tartósság fokozása érdekében egy speciális molekulát is adtak a keverékhez, amely stabilizálja a kristályszerkezetet, és megakadályozza az elektronok elvesztését. Az áram kivezetéséhez pedig egy újszerű, átlátszó elektródát alkalmaztak, amelynél a vékony aranyréteget két molibdén-oxid réteg közé szendvicsszerűen helyezték el – a lehető legjobban csökkentve a fényvisszaverődést.

Az eddig tesztelt 30×30 centiméteres panelek az erős beltéri fény 22 százalékát, a napfénynek pedig 14 százalékát alakították árammá, miközben a tartóssági vizsgákon is robusztusnak bizonyultak.

Gábor János, NEW technology