Brytyjska firma Oxford Photovoltaics stworzyła kolorowe szkło, które generuje energię elektryczną z promieni słonecznych. Oznacza to, że szyby okienne, które wszyscy posiadamy w naszych domach i mieszkaniach mogą zamienić się w minielektrownie złożone z ogniw fotowoltaicznych.
Przedsiębiorstwo Oxford Photovoltaics to spin off – firma powstała poprzez połączenie grupy naukowców z Uniwersytetu w Oksfordzie oraz inwestorów z MTI Partners. Celem spin offu jest komercjalizacja wiedzy naukowej i technologii, czyli inaczej przedsiębiorczości akademickiej. W tym wypadku naukowcy chcą wprowadzić na rynek szkło solarne, które może być barwione na prawie każdy kolor.
Oxford Photovoltaics posiada patent na tworzenie słonecznych ogniw barwnikowych jako elementów budynku – BIPV (z ang. Building-integrated photovoltaics). Szyby wykonane w tej technologi mogą zostać wykorzystane do pokrycia dachów płaskich, skośnych elemtów fasad i elewacji. Prototypy mezo-superstrukturalnych ogniw słonecznych MSSC (ang. Meso-Superstructured Solar Cells) osiągnęły 10,9% sprawności przetwarzania energi słonecznej na energię elektryczną. Prąd wygenerowany przez szyby może być wysyłany do sieci lub wykorzystywany na potrzeby budynku.
Naukowcy uzyskali taki efekt zastępując związki TiO2 (tlenek tytanu IV) związkami Al2O3 (tlenek glinu III). Tlenek tytanu to związek, który stosuję się do krystalizacji szkła, natomiast tlenek glinu, popularnie zwany tlenkiem aluminium jest surowcem do produkcji metalicznego aluminium. W tym wypadku zastąpienie jednego z najbardziej światłoczułych materiałów stosowanych w ogniwach na mniej czuły poprawiło sprawność komórek ogniwa. Jak wyjaśniają naukowcy, ma to związek z mniejszymi stratami energii generowanymi przez Al2O3 w momencie pochłaniania światła i konwersji fotonów na elektrony.
Nowa klasa ogniw słonecznych to ceramiczne warstwy nanoszone bezpośrednio na szkło. Jak wykazały badania, półprzezroczyste, wytrzymałe powłoki mogą być utworzone bezpośrednio na szkle, w temperaturze niższej niż 150°C. Półprzewodnikowa warstwa o grubości 3 mikrometrów może być dowolnie barwiona, jednak kolor wpływa na sprawność ogniwa. Według prezesa firmy Kevina Arthura najwydajniejsze są szyby w kolorze czarnym, następnie zielonym, czerwonym i niebieskim. Ma to związek z współczynnikiem pochłaniania światła, który jak wiadomo z lekcji fizyki jest najwyższy dla ciała czarnego.
Jak informuje producent, koszt wyprodukowania fotowoltaicznych szyb jest niski. W Wielkiej Brytanii cena za metr kwadratowy tradycyjnej, szklanej elewacji mieści się w przedziale od 600 do 1000 funtów. Oxford Photovoltaics zaproponował cenę o 10% wyższą – czyli do metra kwadratowego trzeba doliczyć 60-100 funtów.
Obecnie naukowcy pracują nad usprawnieniem swoich ogniw. Optymalizacja ma zapewnić sprawność szyb fotowoltaicznych na poziomie 20% w ciągu najbliższych lat.
Źródło:
[1] Efficient Hybrid Solar Cells Based on Meso-Superstructured Organometal Halide Perovskites. Michael M. Lee, Joël Teuscher, Tsutomu Miyasaka, Takurou N. Murakami, Henry J. Snaith. Science 2 November 2012: Vol. 338 no. 6107 pp. 643-647
[2] http://www.sciencemag.org/content/suppl/2012/
10/03/science.1228604.DC1/Lee.SM.pdf | 17.10.2013
[3] http://www.oxfordpv.com/oxford-pv-news/new-class-of-solar-cells | 17.10.2013
[4] Colorfull Alex by chispita_666, flickr.com, CC BY 2.0