Bardziej ekologiczne budynki dzięki przezroczystym organicznym ogniwom słonecznym
Technologia OPV oferuje możliwość tworzenia półprzeźroczystych, bezbarwnych ogniw zapewniających czysty i niezakłócony obraz podczas patrzenia przez urządzenie. Tego typu system można zintegrować z fasadą budynku, co umożliwia zastosowanie jednostek produkcji energii elektrycznej w obszarach miejskich. Większość instalacji fotowoltaicznych w budynkach składa się obecnie z modułów z nieprzezroczystymi ogniwami instalowanych na dachu, w nieprzezroczystych powierzchniach elewacyjnych lub wbudowanych w szklane elewacje, co tworzy cienie i zakłóca widoczność. Zastosowanie przezroczystych ogniw fotowoltaicznych umożliwi znaczne zwiększenie powierzchni wytwarzającej energię elektryczną w konstrukcji budynków, zapewniając jednocześnie przejrzystość i niezakłóconą widoczność. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu SOLPROCEL (Solution processed high performance transparent organic photovoltaic cells) partnerzy z czterech krajów połączyli swoje doświadczenia i stworzyli trzy ogniwa OPV zintegrowane z budynkiem, charakteryzujące się wysoką wydajnością, przejrzystością i stabilnością. Ogniwa te powstały wyłącznie w procesach wykorzystujących roztwory (ang. solution-processing). Projekt poświęcony był opracowaniu nowych nanomateriałów i materiałów organicznych potrzebnych do uzyskania wysokowydajnych półprzezroczystych ogniw słonecznych przy użyciu preparatów, które można przetworzyć przy wykorzystaniu roztworów. Materiały te posłużyły do uzyskania stabilnych urządzeń zwiększających efektywność półprzezroczystych ogniw OPV z 5,6 do 7%. Partnerzy projektu dokonali syntezy nowych, usieciowanych polimerów o strukturze donor-akceptor, aby zwiększyć przechwytywanie światła w obszarze podczerwonym i zapewnić długoterminową stabilność termiczną komórek. Kolejną częścią projektu było opracowanie materiałów dla pozostałych części ogniwa słonecznego, które nie są związane z aktywnymi komponentami ogniwa. Korzystając z preparatów nadających się do przetworzenia przy wykorzystaniu roztworów, naukowcy zsyntetyzowali materiały elektrodowe na bazie nanodrutów srebra, półprzewodnikowe warstwy transportujące na bazie nowych tuszów zawierających nanocząstki tlenków metali i warstwy buforowe na bazie materiałów organiczno-nieorganicznych. Skupiono się również na określeniu głównych mechanizmów awarii w przypadku tego typu półprzezroczystych organicznych ogniw słonecznych i stworzeniu konfiguracji ogniw umożliwiających produkcję bardziej stabilnych urządzeń. Naukowcy wykazali, że właściwe filtrowanie w połączeniu z nową procedurą stabilizującą nanomorfologię mieszanki, może wyeliminować szkodliwy wpływ światła ultrafioletowego. W przypadku urządzeń nieprzezroczystych ustawionych poziomo w kierunku nieba, oczekiwany okres trwałości przekroczył siedem lat. W przypadku ogniw zorientowanych pionowo, takich jak ogniwa wbudowane w fasady i okna budynków, żywotność może przekroczyć 10 lat. Projekt SOLPROCEL znacząco przyczynił się do ulepszenia półprzezroczystych elementów fotowoltaicznych, dzięki czemu budynki mogą wytwarzać energię elektryczną za pomocą półprzezroczystych modułów słonecznych.
Słowa kluczowe
Przezroczyste, ogniwa słoneczne, fotowoltaika organiczna, fotowoltaika zintegrowana z budynkiem, SOLPROCEL
