Trenutno se proizvodi solarna energija U mnogim slučajevima i dalje zahtijeva skupe i složene instalacije, što je ograničilo njegovu ekspanziju. Međutim, napredak u oblasti fotonaponske energije mogao bi revolucionirati ovaj sektor: mogućnost primjene fotonaponske ćelije u obliku boje na širokom spektru površina. Ova tehnika, koja je još u razvoju, obećava da će napraviti važne promjene u načinu na koji se proizvodi čista električna energija.
Istraživači Univerzitet Sheffield u Ujedinjenom Kraljevstvu su napravili značajan korak razvojem fotonaponskih ćelija na bazi perovskite, minerala u izobilju na Zemlji. Najimpresivnija stvar kod ove inovacije je da se ova tehnologija može primijeniti prskanjem, što je čini sličnom boji u spreju. Ova sposobnost pretvaranja gotovo bilo koje površine u generator energije ima potencijal da transformiše zgrade, vozila i druge proizvode u aktivne izvore obnovljive energije.
Kako funkcioniše fotonaponska boja?
Osnova ove inovacije leži u materijalu. The tradicionalne solarne ćelije, poput onih koje danas poznajemo, uglavnom se sastoje od silicijum, efikasan materijal za pretvaranje sunčeve svjetlosti u električnu energiju, ali koji zahtijeva proizvodne procese koji uključuju veliku potražnju za energijom. Naprotiv, perovskit je mnogo jednostavniji za proizvodnju i može se nanositi u vrlo tankim slojevima (reda mikrometara), što značajno smanjuje troškove proizvodnje.
La perovskite To je mineralno jedinjenje koje ima sposobnost da efikasno apsorbuje sunčevu svetlost. Razvijanjem tečne mješavine na bazi ovog materijala, istraživači su omogućili primjenu u obliku spreja, stvarajući slojeve koji mogu uhvatiti sunčevu energiju. Način nanošenja kroz uzastopne slojeve, sličan procesu farbanja automobila ili štamparske mašine, obećava brzu i ekonomičnu implementaciju, idealnu za masovnu proizvodnju.
Osim toga, perovskit je ne samo pristupačniji od silikona, već je i vrlo fleksibilan. To znači da se tehnologija može primijeniti u neravne površine (kao što su vozila ili mobilni uređaji), gdje tradicionalnim solarnim panelima nije mjesto.
Evolucija fotonaponskih boja
Koncept korištenja boje za proizvodnju električne energije nije potpuno nov. 2011. istraživači sa Univerziteta Notre Dame u Indijani, Sjedinjene Američke Države, predstavili su ideju korištenja poluvodičkih nanočestica za proizvodnju energije. Međutim, efikasnost ovih prvih pristupa bila je veoma niska.
Vremenom se tehnologija poboljšala zahvaljujući istraživanju kvantnih tačaka i poluprovodničkih materijala. The kvantne tačke, na primjer, su male čestice koje imaju sposobnost da uhvate svjetlost i transformišu je u električnu energiju kroz procese kvantne fizike. Iako su ove tehnologije još u razvoju, one su već dostigle nivoe efikasnosti koje su konkurentne silicijumskim solarnim panelima.
La hidrogen solarna boja, koju su razvili istraživači na Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT), paralelna je tehnologija koja nadopunjuje fotonapon. Ova inovacija nam omogućava da uhvatimo vlagu iz zraka i razgradimo molekule vode zahvaljujući korištenju sunčeve svjetlosti, stvarajući vodonik kao čisto gorivo.
Prednosti farbanja fotonaponskim ćelijama
Ono što ovu tehnologiju čini revolucionarnom je, prije svega, njena svestranost primjene. Mogućnost nanošenja fotonaponskih ćelija poput boje na bilo koju površinu otvaraju se nove mogućnosti za generiranje čiste energije na mjestima gdje su tradicionalni paneli nepraktični, kao što su vertikalne ili zakrivljene površine u zgradama, automobilima ili mobilnim uređajima.
Drugo, the smanjenje troškova To je ključni faktor. Perovskit je, u poređenju sa silicijumom, jeftiniji za nabavku i obradu. Osim toga, potrebno je manje materijala za stvaranje funkcionalnog sloja koji apsorbira svjetlost, smanjujući troškove proizvodnje i logističke probleme povezane s proizvodnjom i ugradnjom konvencionalnih solarnih panela. To ga čini atraktivnom opcijom i za velike kompanije i za pojedince koji traže pristupačnija energetska rješenja.
Treća korist je prilagodljivost od površina. Dok su tradicionalni solarni paneli ograničeni na ravne površine, fotonaponska boja može se nanositi na mnoštvo površina, omogućavajući, na primjer, krovovima, vanjskim zidovima i prozorima zgrada da generiraju energiju. To znači da bi zgrade mogle postati aktivni izvor proizvodnje električne energije zahvaljujući jednostavnom premazu boje.
Na kraju, energetska efikasnost se takođe poboljšao. Iako tradicionalne silicijumske solarne ćelije imaju bolje vrednosti efikasnosti (blizu 25%), perovskit je dostigao efikasnost i do 20%. Ovo čini fotonaponsku boju održivom opcijom za proizvodnju energije u urbanim područjima gdje svjetlost dobiva veću koncentraciju.
Izazovi i budućnost fotonaponskog farbanja
Uprkos svojim prednostima, solarna fotonaponska tehnologija boja i dalje se suočava sa izazovima. Glavni problem leži u trajnosti i vijeku upotrebe perovskitnih solarnih ćelija, koje imaju tendenciju da se brže razgrađuju od onih na bazi silicijuma. Istraživači trenutno rade na poboljšanju stabilnosti perovskita tako da može ponuditi dug životni vijek uporediv s tradicionalnim solarnim panelima.
Drugi izazov je implementacija velikih razmjera. Iako su razvijeni prototipovi i mali uređaji koji koriste fotonaponsku boju, oni još nisu komercijalno dostupni široj javnosti. U toku su napori da se poboljšaju proizvodni procesi i pronađu rješenja za dovođenje ove tehnologije na tržište u narednim godinama.
Osim toga, solarne ćelije na bazi perovskita sadrže olovo, što je ekološki nedostatak. Istražuju se metode za sprečavanje curenja olova, kao i ugradnja fosfatne soli da zarobi olovo ako se pusti. Također se istražuju alternative za olovo, kako bi se smanjio utjecaj ovih novih tehnologija na okoliš.
Razvoj komplementarnih tehnologija, poput vodonične solarne boje i kvantnih tačaka, također obećava poboljšanje efikasnosti i mogućnosti primjene fotonaponskih boja. Jednostavnost primjene ovih tehnologija u postojećim infrastrukturama čini ih perspektivnom opcijom za industrije budućnosti.
Neizbežno je da ova tehnologija nastavi da napreduje. Uz podršku vlada, univerziteta i privatnih institucija, fotonaponska boja Spremna je da razvije svoj puni potencijal. Velike kompanije, poput Googlea, već su prijavile patente vezane za korištenje ovih tehnologija, što sugerira da je komercijalizacija sve bliža.
U ne tako dalekoj budućnosti, mogli bismo vidjeti kako fotonaponske boje revolucioniraju način na koji proizvodimo čistu energiju, pretvarajući površine naših zgrada, vozila i uređaja u pasivne, ali efikasne izvore električne energije.