Eine Perowskit-Solarzelle mit unterschiedlicher Lichtdurchlässigkeit. (Dr. Jae Chool Yu) Ingenieure haben eine halbtransparente Solarzelle entwickelt, die einen brauchbaren Wirkungsgrad bietet und uns einer Zukunft näher bringen könnte, in der Fenster, die gleichzeitig als Solarpaneele fungieren, sowohl die Architektur als auch die Energieproduktion verändern könnten.
Zwei Quadratmeter (rund 22 Quadratfuß) der nächsten Generation Perowskit-Solarzellen (PSCs) würden laut der neuesten Studie ausreichen, um etwa so viel Strom zu erzeugen wie ein Standard-Solarpanel – etwa 140 Watt pro Meter, wenn sie im gleichen Maße getönt wären wie aktuelle gewerbliche Glasfenster.
Solarzellenfenster sind etwas, was Forscher untersucht haben Ich arbeite seit Jahren daran , aber in puncto Effizienz, Stabilität und Kosten hat noch niemand wirklich den optimalen Punkt erreicht. Das Team hinter dem neuen Projekt sagt, dass es diesem Ziel näher als je zuvor sei.
„Solar auf dem Dach hat einen Umwandlungswirkungsgrad zwischen 15 und 20 Prozent“ sagt Materialchemiker Jacek Jasieniak , von der Monash University in Australien. „Die semitransparenten Zellen haben einen Umwandlungswirkungsgrad von 17 Prozent, lassen aber immer noch mehr als 10 Prozent des einfallenden Lichts durch und liegen damit genau richtig.“
„Es war schon lange ein Traum, Fenster zu haben, die Strom erzeugen, und jetzt scheint das möglich zu sein.“
Im Mittelpunkt der Arbeit steht der Ersatz einer Schlüsselkomponente der Solarzelle (technisch gesehen Spiro-OMeTAD) durch ein speziell entwickeltes Polymer auf Basis eines organischen Halbleiters, das die Gesamtstabilität erhöht.
Diese Stabilität ist bei Material, das den ganzen Tag der Sonne ausgesetzt ist, von entscheidender Bedeutung. Hinzufügen die jüngsten Effizienzsteigerungen in PSCs und Sie können sehen, warum diese wachsende Solartechnologie kommerziell immer attraktiver wird.
Sie werden jedoch nicht in der Lage sein, durch ein völlig klares Fenster zu blicken und die maximale Energieeffizienz daraus zu ziehen – es muss immer noch ein Gleichgewicht zwischen Opazität und Effizienz gefunden werden.
„Es gibt einen Kompromiss“ sagt Jasieniak . „Die Solarzellen können mehr oder weniger transparent gemacht werden.“ „Je transparenter sie sind, desto weniger Strom erzeugen sie, was für Architekten eine Überlegung wert ist.“
Trotz dieses großen Fortschritts kann es einige Zeit – vielleicht bis zu zehn Jahre – dauern, bis die Technologie kommerzialisiert und skaliert werden kann. Gemeinsam mit Wirtschaftspartnern versuchen die Wissenschaftler, die Solarzellen in zukünftige Baupläne einzubeziehen.
Mehrstöckige Gebäude, deren Verglasung ohnehin schon teuer ist, dürften laut dem Team die ersten Nutznießer sein, da die Hinzufügung der Solarzellentechnologie keine großen Mehrkosten verursacht (und die Stromeinsparungen nicht zu vergessen).
Zu den Möglichkeiten, die die Forscher derzeit erkunden, gehört die Kombination einer Schicht aus Perowskit-Solarzellen mit einer Schicht aus organischen Solarzellen (dem traditionelleren Typ), um die Vorteile beider zu nutzen.
„Diese Solarzellen bedeuten eine große Veränderung in der Art und Weise, wie wir über Gebäude denken und wie sie funktionieren“, sagt Jasieniak .
„Bisher wurde bei der Planung jedes Gebäudes davon ausgegangen, dass Fenster grundsätzlich passiv sind. Jetzt werden sie aktiv Strom produzieren.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Nanoenergie .