Istraživači sa Politehničkog univerziteta u Madridu (UPM) razvili su prototipove nove generacije solarnih ćelija koje bi mogle da promijene način na koji se energija proizvodi u urbanim sredinama. Riječ je o dvodimenzionalnim, poluprovidnim solarnim ćelijama koje se mogu ugraditi direktno u fasade zgrada, a simulacije pokazuju da bi takvo rješenje moglo da obezbijedi i do 30% ukupnih energetskih potreba jednog objekta, bez ugrožavanja prirodnog osvjetljenja u unutrašnjosti.
Na projektu radi istraživačka grupa Silicon and New Concepts for Solar Cells (SyNC) sa Instituta za solarnu energiju, koji djeluje u okviru Politehničkog univerziteta u Madridu. Njihov fokus su dvodimenzionalni fotonaponski materijali, izuzetno tanki slojevi koji se zbog svoje debljine gotovo mogu smatrati materijalima bez treće dimenzije, ali su uprkos tome sposobni da apsorbuju značajne količine sunčeve svjetlosti. Upravo ta osobina otvara mogućnost njihove primjene na površinama na kojima klasični solarni paneli nijesu praktični, poput prozora ili fasada.
Ključni korak u razvoju ovih ćelija bio je korišćenje tehnike poznate kao „hot-pick-up“, koja omogućava precizno kombinovanje različitih dvodimenzionalnih materijala. U ovom postupku sitni fragmenti materijala se biraju, prikupljaju i talože unutar prozirnog mjehura, čime se formiraju strukture prilagođene konkretnim istraživačkim zahtjevima. Prednost ove metode je velika fleksibilnost, jer omogućava testiranje različitih kombinacija materijala čija se svojstva mogu dopunjavati, što na kraju vodi ka efikasnijem upijanju sunčeve energije.
Pored razvoja samih ćelija, tim radi i na rješenjima koja bi omogućila njihovu proizvodnju u većem obimu. Jedan od pravaca istraživanja je taloženje dvodimenzionalnih materijala iz rastvora na velike površine. Prema navodima istraživača, korišćenjem tehnika raspršivanja i nanošenja ovih rastvora moguće je razviti proizvodne procese koji bi se mogli primijeniti u industriji, čime bi se smanjili troškovi i otvorio put ka komercijalnoj primjeni tehnologije.
Da bi procijenili stvarni potencijal ovakvih solarnih ćelija, istraživači su simulirali scenario u kojem je jedan neboder u Madridu obložen poluprovidnim fotonaponskim slojem. Rezultati pokazuju da bi se na taj način moglo proizvesti do 30% ukupne energije potrebne za rad zgrade, uz zadržavanje dovoljne količine prirodnog svjetla u kancelarijskim prostorima. Upravo kombinacija male težine, fleksibilnosti i niskih troškova proizvodnje čini ove ćelije jednim od najperspektivnijih rješenja za tzv. integrisane solarne sisteme u građevinarstvu, gdje se proizvodnja energije spaja sa samom konstrukcijom objekta.
Istraživanje je realizovano uz podršku više projekata i institucija. Finansiranje je obezbijeđeno kroz projekat MAD2DCM-UPM, koji podržavaju Zajednica Madrida i Evropska unija, zatim grant 4EVERPV-CM Zajednice Madrida, kao i projekte COMIC i PVBooster koje finansira Ministarstvo nauke i inovacija Španije. Dodatnu podršku pružila je i Fondacija Naturgy, kroz nagradu APE2SOL.
Razvoj ovakvih tehnologija ukazuje na pravac u kojem se kreće savremena solarna energetika – ka rješenjima koja ne zahtijevaju dodatni prostor, već se ugrađuju direktno u zgrade, pretvarajući fasade i prozore u aktivne izvore energije. Za gradove, u kojima je svaki kvadratni metar vrijedan, upravo takva rješenja mogu imati posebno veliki značaj.
J.M.
Naslovna fotografija: pv magazine Italia
