Napelemek és innovációk - Átlátszó megoldások

A fejlesztők újabb építészeti szerkezeti felületeket kezdtek kutatni, amelyek alkalmasak lennének napelemek céljára, így terelődött a figyelem az épületek üvegezett síkjainak irányába. A modern épületek jellemzően hatalmas üvegfelületekkel rendelkeznek, még az új tervezésű magánházak is, nem beszélve a középületek óriási portáljairól. A fényen kívül sajnos rengeteg nemkívánatos hőenergia is bejut, amely ellen drága hővisszaverő fóliákat alkalmazunk. Jóval egyszerűbb és logikusabb lenne ezeket a felületeket is áramtermelésre fogni.

A napelemek beszerzése, telepítése, tetőre felszerelése okozhat több‑kevesebb fejfájást, de ha anyagi lehetőségeink engedik, boldogan belevágunk egy ilyen projektbe. Az energiából viszont sosem elég. Azonban egy szabvány napelemes rendszer, minden lehetséges tetőfelület optimális kihasználása mellet sem veszi fel a versenyt (az így táplált elektromos fűtésre gondolunk), a hagyományos tüzelőanyagokkal, még akkor sem, ha a drágább, nagyobb hatásfokú napelemeket vásároljuk. Mi tehát az energia begyűjtés növelésének lehetősége? Ránézésre is úgy tűnik, hogy az energiatermelő, azaz a napelemes felületek további növelése. Így született meg az átlátszó áramtermelő megoldás gondolata, a napelemes üveg.

Átlátszó napelemek

A világ számos országában a kutatók párhuzamosan lendültek a fejlesztési munkába, a maguk módján mind sikeres termékekkel rukkoltak elő, az eddigi eredmények biztatóak. A teljesség igény nélkül lássunk néhányat.

A Sharp megtervezte és legyártotta a fényáttetsző napelemét, de kérdés, hogy ezzel kiváltható lesz-e a tetőre szerelhető hagyományos napelem. A napelemek ablakként, továbbá terasz és függőfolyosó korlátjaként, télikertek verandák üvegezéseként az áramtermelő felület megsokszorozható ilyen módon. Kivitelük lehetővé teszi, hogy ne csak a tetőn történhessen háztartási áramtermelés. A panelek alapanyaga üveg, a különleges cellák erre a hagyományos felületre kerülnek fel.

A Massachussetts-i Műszaki Intézet (MIT) legújabb fejlesztése is napelemes cellák helyett a házak ablakait használja napenergia termelésre. A 2008 óta fejlesztés alatt álló rendszer mára beérett, Marc Baldo professzor és csapata létrehoztak egy szerves anyagból álló átlátszó festéket, amely az ablakokra felhordva képes katalizálni a fényt és integrálni azt a táblák belsejébe. Az üveg a fényt a széle felé vezeti, ami villamos energiává alakul a keret mentén sorakozó napelemes cellákban. Az intézet közleménye szerint nem állnak messze attól, hogy minden ház minden ablaka az elektromosság forrásává váljon. A festékréteg minimális mértékben csökkenti az átlátszóságot, viszont csapdába ejti a napsugarakat.

Ausztrál kutatók is hasonló úton járnak. Az általuk kikísérletezett festékanyagról egyelőre annyit tudni, hogy a fényelnyelés felerősítésére titán-dioxidot kevernek hozzá. Az ablaküveg ettől rózsaszínű lesz, ami sokkal kedvezőbb, mint a korábbi más eredmények.

Az UCLA sem tétlenkedik. Az általuk kifejlesztett új, átlátszó napelem képes energiát termelni, miközben átengedi a látható fényt. Áramtermelő ablakuk, újfajta polimer napelem, mely elsősorban az infravörös fényt nyeli el, a szem számára látható sugarak 70%-át pedig átengedi, tehát a gyakorlatban úgy néz ki, mint egy hagyományos ablak. Ezzel megteremti az egyensúlyt az energiatermelés és az átlátszóság között. Az új anyag a műanyagokhoz hasonló, könnyű és rugalmas, de ami még fontosabb, hogy nagy mennyiségben és olcsón gyártható.

A Queenslandi Műszaki Egyetem kutatói is nemrég jelentették be, hogy előállították a Dyesol-t (DSC), vagyis egy olyan innovatív napelemet, aminek segítségével az ablakok képesek lesznek energiát előállítani. Ezek a speciális festékkel bevont napelemek jelentős plusz energia termelésére is képesek lennének. Ez egy harmadik generációs elektromos energia termelő rendszer, mely a mesterséges fotoszintézis elvén alapszik, amit üveg vagy fém felületen lehet a leghatékonyabban alkalmazni. A nanotechnológia bevetésével létrehozott réteg a sima felületeken egyszerűen kialakítható. A végeredmény egy napenergia hasznosításra alkalmas nagy egybefüggő felszín, mely felhős, ködös körülmények között is képes ellátni feladatát. Könnyen alkalmazható függőleges felületeken is, sőt félárnyékos körülmények között is.

A festett napelemek olcsóbbak, mint a szilícium napelemek, mivel itt nincs szükség a drága alapanyagra. Ráadásul hatékonyabban tudják felhasználni a napsugárzást, még akkor is, ha árnyékban vannak.

Ezt az új találmányt különösen a felhőkarcolók esetében lehet nagyon jól kihasználni, ahol a faltól falig ablakok csökkentik a fűtésszámlát. Jelenleg rózsaszín, kék, zöld, szürke árnyalatú festékkel kísérleteznek a kutatók, akik szerint néhány éven belül a boltokba kerülhet az új találmány.

A norvég EnSol nevű cég áttörő, új filmtechnológiai eljárással készült napelemeket fejlesztett ki, melyek a tervek szerint öt év múlva kerülhetnek gyártásba. Az eljárással az áramtermelő film akár az ablakra is felvihető. Az új eljárásban a nanorészecskék játsszák a főszerepet, melyeket a Leicester Egyetemen állítottak elő, az első prototípusokkal már elkészültek. A szilícium alapú napelemekkel ellentétben az új bevonat áttetsző, így gond nélkül felhordható épületekre, ablakokra, melyek így áramtermelőkké válnak. Az új módszer jóval olcsóbb lenne a mai szokásos napelemeknél.

A Chin Hua napüveg, kínai innováció, a Taipei International Week of Optoelectronics terméke. Egy új variánsuk első ránézésre áttetsző, vagy akár teljesen átlátszatlan üveg. A technológia előnye, hogy igény és építészeti funkció szerint válaszható az üveg átlátszósága. Amennyiben olyan helyre raknánk, ahol elég egy kevéske áttörő fény, oda tehetünk sötétebbet, a szokványos üvegek helyére pedig majdnem teljesen átlátszót. A nemrég bemutatott kisméretű prototípus már képes 2W szolgáltatására, így akár egy pici asztali ventilátort is elláthat. Ez a szolár üveg elektromos autókba beépítve segíthet azok villamos energia előállításában, az akkumulátorok feltöltésében is.