Наночастици придават зелен цвят на слънчевите панели

Изследователи от AMOLF, Университета в Амстердам (UvA) и Центъра за изследване на енергията в Холандия (ECN) са разработили технология за създаване на ефективни ярко зелени соларни панели. Според учените това е важна стъпка за интегрирането на фотоволтаичната технология в изградената среда и ландшафта.

“Черният цвят на конвенционалните соларни панели е непривлекателен и се превръща в причина хората да не ги инсталират на покривите си. Някои казват “Защо бихте направили слънчевите клетки по-малко ефективни?” Само че ние можем да направим соларните панели красиви, без да губим много от тяхната ефективност. Оцветяването на фотоволтаичните клетки прави възможно интегрирането им в архитектурния дизайн на къщите и големите градове, но също така и превръщането им в част от ландшафта”, коментира Верена Недер, изследовател в AMOLF.

Изследванията в областта на фотоволтаиците са фокусирани върху увеличаването на добива на електроенергия от соларни панели - в наши дни предлаганите на пазара решения имат максимална ефективност на преобразуване от слънчевата светлина в електричество от около 22%. За постигане на такава висока ефективност силициевите соларни клетки са снабдени с текстурирана повърхност със слой от антирефлексно покритие, за да поглъщат колкото е възможно повече светлина. Това придава на фотоволтаичните панели тъмносин или черен цвят.

При създаването на цветни соларни панели изследователите използват ефекта на разсейването на Мие, резонантното отразено разсейване на светлина с определен цвят, причинено от наночастици. Те интегрират плътни масиви от наноцилиндри с диаметър 100 nm в горната покривна повърхност на модула на високоефективна силициева соларна клетка с хетеропреходи. Поради резонантния характер на ефекта на разсейване на светлината, само зелената част от спектъра се отразява. Количеството електроенергия, генерирана от мини соларния панел (0,7 х 0,7 cm2), намалява само с 10%. Фотоволтаичният панел изглежда зелен в широк диапазон от ъгли до 75 градуса. Наночастиците се произвеждат чрез литография с мек отпечатък - техника, която лесно може да бъде адаптирана за производство на големи панели.

“Може да се използва гумен печат с размера на соларния панел, който с една стъпка да отпечата целия модул, изпълнен с малките, ясно разграничени наночастици”, обяснява Алберт Полман, ръководител на научна група в AMOLF.

Ефектът на разсейване на светлината, дължащ се на резонансите на Мие, е лесно управляем: чрез промяна на размера на наночастиците може да бъде регулирана дължината на вълната на резонансното разсейване на светлината. Използвайки този принцип, изследователите сега работят по реализирането на соларни клетки в други цветове и на комбинация от различни цветове за получаване на фотоволтаични панели с бял цвят.

“Трябва да се комбинират различни наночастици и ако се приближат много близо една до друга, те могат да си взаимодействат и това ще повлияе на цвета. Постигането на бял цвят е наистина голяма крачка”, споделя Полман.

За да имат соларните панели широкомащабно приложение, е важно техният цвят да може да бъде пригаждан. По този начин те се превръщат в строителни материали, които могат да се използват по много различни начини: червените панели могат да служат като керемиди, а белите - като стени на сградите. Соларните панели, инсталирани сред природата, в идеалния случай следва да са зелени, което да ги прави невидими. Нанотехнологиите също могат да бъдат полезни при изработката на тандемни соларни клетки, които са снабдени с няколко слоя, всеки от които е проектиран да поглъща определени части от спектъра, за да се постигне по този начин ефективност от над 30%.

Сред другите забележителни постижения в областта на естетичните фотоволтаични решения са изцяло черни соларни модули, изработени от производител, базиран в Сингапур, и панели с интегрирани изображения с висока разделителна способност, разработени от Швейцарския център за електроника и микротехнологии.