Key Takeaways
- Forscher in Australien haben eine spezielle halbtransparente Solarzelle entwickelt.
- Es ist etwas weniger effizient als herkömmliche Solarmodule, lässt aber genug Licht herein, um als Fenster verwendet zu werden.
- Die Forscher wollen diese halbtransparenten Strom erzeugenden Fenster in Wolkenkratzern einbauen, die normalerweise keinen Platz auf dem Dach für herkömmliche Solarmodule haben.
Forscher haben eine innovative Lösung entwickelt, um städtische Schandflecken in saubere Energieerzeuger zu verwandeln.
Ein Team australischer Forscher hat halbtransparente Solarzellen entwickelt, die es Wolkenkratzern eines Tages ermöglichen könnten, ihren eigenen Strom zu erzeugen. Die transparenten Solarzellen werden aus Perowskit-Zellen hergestellt, die oft als die Zukunft der Solarzellen gefeiert werden.
„Diese Arbeit stellt einen großen Schritt nach vorne dar, um hocheffiziente und stabile Perowskit-Geräte zu realisieren, die als Solarfenster eingesetzt werden können, um eine weitgehend ungenutzte Marktchance zu nutzen“, Professor Jacek Jasieniak vom Department of Materials Science & Engineering an der Monash University, heißt es in einer Pressemitteilung der Universität.
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Kristallines Silizium ist seit Jahrzehnten die erste Wahl für den Bau von Solarmodulen. Forscher haben jedoch nach Alternativen gesucht, vor allem wegen des kostspieligen und intensiven Prozesses zur Herstellung von Solarmodulen auf Siliziumbasis.
Perowskit-Solarzellen haben sich als vielversprechende Alternative herausgestellt. Perowskit verdankt seinen Namen seiner besonderen Kristallstruktur. Der deutsche Wissenschaftler Gustav Rose entdeckte es 1839. Perowskite sind einfach zu synthetisieren, und ihre charakteristische Struktur macht sie hocheffizient als Photovoltaik (PV) zur Umwandlung von Sonnenlicht in Strom.
Darauf aufbauend hat das Forscherteam des ARC Center of Excellence in Exciton Science unter der Leitung von Professor Jasieniak Perowskit-Zellen mit einer Umwandlungseffizienz von 15,5 Prozent geschaffen, während sie mehr als 20 Prozent des sichtbaren Lichts durchlassen. Zum Vergleich: Aufdach-Siliziumzellen haben normalerweise einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent.
Im Jahr 2020 produzierte die gleiche Gruppe von Forschern halbtransparente Perowskit-Solarzellen mit einer Leistungsumwandlungseffizienz von 17 Prozent und konnte 10 Prozent des sichtbaren Lichts durchlassen.
Während die Leistungsumwandlungseffizienz in den neuesten Forschungsergebnissen ein paar Kerben niedriger ist als die früheren Ergebnisse des Teams, hat sich die Menge an sichtbarem Licht, die das neue Material durchlässt, verdoppelt. Die Forscher argumentieren, dass dies ihr Potenzial für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen in der realen Welt erheblich erhöhen würde.
"[Halbtransparente Solarzellen] haben auf dem Markt für gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) erhebliche Aufmerksamkeit erregt, da sie die verfügbare Fläche, die zur Stromerzeugung in einer städtischen Umgebung genutzt werden kann, erheblich vergrößern", stellen Sie fest die Forscher. "Außerdem haben sie den Vorteil, dass sie den Wärmeeintrag in Gebäude reduzieren, indem sie das Sonnenlicht teilweise absorbieren und reflektieren."
Einen Schritt näher
Eine weitere Verbesserung der Perowskit-Solarzellen, die im Rahmen der neuesten Forschung entwickelt wurden, ist die Langzeitstabilität bei Tests für kontinuierliche Beleuchtung und Erwärmung, die die Forscher ergründen, die die Bedingungen nachahmen, denen das Material im realen Einsatz begegnen würde.
Gebäude werden derzeit nicht für energieerzeugende Fassaden gebaut.
"Die wissenschaftliche Grundlage funktioniert, und das Konzept ist fantastisch, insbesondere für Gebäude mit riesigen Glasfassaden und relativ wenig Dachfläche, die für herkömmliche Silizium-Photovoltaik zur Verfügung steht", sagte Dr. James O'Shea, außerordentlicher Professor und Dozent für Physik. School of Physics & Astronomy und University of Nottingham Energy Institute, teilte Lifewire in einer E-Mail mit.
Lance Wheeler, wissenschaftlicher Mitarbeiter am National Renewable Energy Laboratory (NREL), ist ebenfalls von der Entwicklung begeistert. „Die Effizienz- und Transparenzmetriken von Perowskit-PV-Fenstern steigen weiter und könnten zu Auswirkungen in der realen Welt führen“, sagte Wheeler Lifewire per E-Mail.
Wheeler wies jedoch darauf hin, dass zusätzlich zu Effizienz und Transparenz mehrere Bereiche angegangen werden müssen, bevor wir sehen, dass diese halbtransparenten PV-Fenster allgegenwärtig eingesetzt werden.
Für den Anfang müssten sie eine ästhetisch akzeptable Farbe annehmen. Wheeler sagte, dass Perowskit-Zellen gelb, orange oder rot sind, und es sollte eine zusätzliche Schicht geben, um die Farbe in neutrale Grautöne oder subtile Blau- und Grüntöne zu ändern, die für Fenster am häufigsten vorkommen.
Wheeler räumte auch ein, dass Perowskit-Materialien zwar einen langen Weg in Bezug auf H altbarkeit zurückgelegt haben, gebäudeintegrierte Anwendungen jedoch noch anspruchsvoller sind als Solaranlagen auf Dächern oder im Versorgungsmaßstab, da Ausfall und Austausch kostspieliger und störender für die Bewohner sind.
Dr. O'Shea schlug vor, dass Perowskit-Solarzellen möglicherweise zusammen mit herkömmlichem Silizium verwendet werden könnten, um Hybridzellen mit größerer Effizienz herzustellen. Er ist zuversichtlich, dass die Entwicklung der Solarfenster dazu beitragen wird, die Reife der Perowskit-Solarzellentechnologie voranzutreiben und in den kommenden Jahren zu einer zunehmenden Akzeptanz zu führen.
"Gebäude werden derzeit nicht für energieerzeugende Fassaden gebaut", betonte Wheeler. "Bevor dies in großem Maßstab geschieht, muss die Baubranche aufgeklärt und verändert werden."
