Ako nova tehnologija razvijena na MIT-u (Masačusetski institut tehnologije – Massachusetts Institute of Technology) ispuni sva očekivanja, jednog dana svi prozori zgrada mogu biti korišćeni za dobijanje električne energije a da se pritom ne naruši sposobnost da se vidi kroz njih.
Ključna tehnologija jeste fotonaponska ćelija napravljena od organskih molekula koja sakupljaju energiju od infracrvenog svetla usput dozvoljavajući vidljivoj svetlosti da prođe kroz nju. Fotonaponske ćelije se stavljaju kao sloj na obično staklo i mogu proizvesti energiju za osvetljavanje i za druge uređaje, i smanjili bi cenu ugradnje korišćenjem postojećih prozora i fasada.
Danas, instalacija tankofilmnih solarnih sistema košta od polovine do dve trećine ukupne cene, dok polovina cene panela odlazi na staklo i strukturalne delove, kaže Vladimir Bulović, profesor elektro inženjerstva na odseku elektro inženjerstva i računarskih nauka (Department of Electrical Engineering and Computer Science). Ali ovi transparentni fotonaponski sistemi koje je on razvio zajedno sa Ričardom Lantom (Richard Lunt), istraživačem u Laboratoriji za elektroniku, mogli bi da eliminišu mnoge od ovih troškova, kažu oni.
Istraživački rad Bulovića i Lanta koji opisuje njihov novi sistem objavljen je na internetu u žurnalu Applied Physics Letters, i pojaviće se u sledećem štampanom izdanju ovog žurnala.
Prethodni pokušaji stvaranja providnih solarnih ćelija rezultirali su ili ekstremno slabom efikasnošću (manje od 1 odsto od pristižuće solarne radijacije se pretvara u elektricitet), ili su blokirali previše svetlosti da bi se mogli koristiti kao prozori. Ali istraživači sa MIT-a su bili uspšni u pronalaženju specifične hemijske formulacije za njihove ćelije koje, kada se kombinuju sa delimično infracrvenim-reflektivnim premazom, daju ujedno veliku transparentnost vidljivog svetla i mnogo bolju efikasnost od ranijih verzija - uporedivo sa netransparentnim organskim fotonaponskih ćelijama.
Na novim zgradama, ili onim gde bi se prozori inače menjali, dodavanje transparentnih solarnih ćelijskih materijala na staklo predstavljalo bi, relativno mali, povećaj cene, budući da staklo, ramovi i instalacije koštaju isto sa ili bez solarnih komponenti, kažu istraživači i dodaju da je rano proceniti koliko bi to zaista koštalo. I sa modernim prozorima i fasadama od duplog stakla, fotonaponski materijal bi mogao da se postavi na jednoj od unutrašnjih strana, gde bi bio u potpunosti zaštićen od vremenskih uslova ili pranja prozora. Da se kompletira sistem, bili bi potrebni samo žičane konekcije na prozoru i kontroler napona.
Dodatno, većina troškova postojećih solarnih panela dolazi od staklene podloge na koju se postavljaju ćelije, i od rukovanja staklom u fabrici. Opet, većina tih troškova ne bi postojala ako se ovi procesi uvrste u postojeću proizvodnju i instalaciju prozora ili fasade. Naposletku, kaže Bulović, „veliki deo troškova bismo eliminisali na ovaj način“ u poređenju sa današnjim solarnim instalacijama.
Ovo ne bi bilo krajnje rešenje potreba sveta za obnovljivom energijom, ističe Bulović, već je deo „porodice rešenja“ za proizvodnju energije bez stvaranja štetnih gasova. „Ovo rešenje je privlačno zato što se može instalirati na stvarima koje već postoje“, što je mnogo bolje nego nabavljanje zemljišta i infrastrukture za ceo novi sistem.
Fino podešavanje ćelija
Istraživanje je još uvek u ranoj fazi, upozorava profesor Bulović. Do sada su postigli efikasnost od 1,7% proizvodnje energije kod prototipskih solarnih ćelija, ali očekuju da će sa budućim razvojom dostići 12%, što bi ih učinilo uporedivim sa postojećim, komercijalnim, solarnim panelima. „Biće izazov doći do toga“, kaže Lant, „ali to je pitanje eksitonskog inženjerstva“, zahtevanje optimizacije kompozicije i konfiguracije fotonaponskih materijala.
Istraživači očekuju da će nakon dodatnih istraživanja u laboratoriji koja će pratiti rad na proizvodnji, ova tehnologija postati praktični komercijalni proizvod za deceniju. Pored toga što je tehnologija pogodna za premaz direktno na staklo u procesu proizvodnje novih prozora, ona, isto tako, može biti premazana na fleksibilne materijale koji bi potom mogli biti postavljeni na postojeće prozore ili fasade, kaže Lant.
Korišćenje površine prozora postojećih zgrada obezbedilo bi mnogo veću površinu potrebnu za proizvodnju solarne energije nego tradicionalni solarni paneli, kaže Bulović. Tokom jutra i večeri, kada je Sunce nisko na nebu, strane velikih gradskih zgrada su jasno osvetljene, pojašnjava on i dodaje da vertikale zgrada ovih potencijalnih farmi svetla mogu proizvesti značajnu količinu energije.
Maks Štejn (Max Shtein), vanredni profesor nauke o materijalima i inženjerstva na univerzitetu Mičigen (University of Michigan), kaže: „Ovo istraživanje pokazuje koristan efekat koji je zasnovan na jasnoj nauci i inženjerstvu.“ Ali dodaje da je ovo „samo jedan od mnogih drugih metoda kojima se slična funkcionalnost može postići“, i kaže da je najveća nesigurnost trenutno zato što je ta tehnologija nova, „životni vek organskih fotonaponskih ćelija je nepoznanica za sada, ali nada ipak postoji.“
Pride, Štejn kaže: „Potencijal ove tehnologije je odličan ako se projektuje daleko u budućnosti“, ali samo ako se efikasnost poboljša kao što istraživači očekuju.
Kao dodatna prednost izdvaja se proces proizvodnje ove organske solarne ćelije koji bi bio „zeleniji“ od današnje, energetski intenzivne, proizvodnje silikonskih solarnih ćelija. Proces proizvodnje solarnih ćelija u MIT-u održava staklene panele na sobnoj temperaturi, objašnjava Bulović. Postavljanje ovog sistema na fasade i prozore bi blokiralo dodatno zagrevanje unutrašnjosti zgrada, potencijalno smanjujući potrebe klimatizacije objekata.
Ovo istraživanje je finansirano od strane Centra za Eksitoniku - energetskog istraživačkog centra finansiranog od strane američkog Ministarstva energije (U.S. Department of Energy).
