Američtí vědci postavili fotovoltaické materiály se dvěma vrchními vrstvami vyrobenými z ftalocyaninu a heptamethinu. Testovali novou technologii ve čtyřech různých klimatických oblastech ve Spojených státech.
Výzkumníci z Michigan State University navrhli transparentní organický fotovoltaický materiál (TOPV) pro aplikace solárních oken v komerčních budovách.
„Tyto typy materiálů se použily při pilotní výrobě transparentních solárních modulů ve společnosti Ubiquitous Energy,“ řekla výzkumnice Annick Anctil. ,,Nedávno se nainstalovaly tyto průhledné solární moduly v kampusu.“
Vědci navrhli dva různé materiály pro dva různé druhy solárního skla. Jeden se zakládá na ftalocyaninu (ClAlPc), třídě barviv, která se běžně používá pro automobilové barvy, tiskařské barvy a papír. Druhý se vyvinul s heptamethinem (CyTPFB). Což je sloučenina blízké infračervené fluorescenci (NIRF), která se nedávno objevila jako slibná látka pro dodávání léčiv. Podle výzkumníků tyto materiály nabízejí vyšší propustnost viditelného světla než běžné poloprůhledné fotovoltaické moduly integrované do budovy (BIPV) a selektivní absorpci blízkého infračerveného záření (NIR).
ClAlPc a CyTPFB jsou použity jako vrchní vrstvy zařízení TOPV. To se skládá z nanesených vrstev oxidu india a cínu (ITO) a oxidu molybdenu (MoO3) a bathocuproinu (BCP).
„ITO se nanáší naprašováním a všechny ostatní vrstvy se nanášejí vakuovým nanášením kromě aktivní vrstvy CyTPFB. Ta se nanáší procesem v roztoku,“ uvedli vědci.
Simulovali použití navržených materiálů v oknech pěti komerčních budov ve čtyřech různých klimatických podmínkách ve Spojených státech – Detroit, Los Angeles, Phoenix a Honolulu.
„Předpokládá se, že TOPV se mají uložit uvnitř prosklených oken komerčních budov. Maximální velikost okna je 2,1 metru na 3,7 metru. Přičemž stříbrná mřížka pokrývá 11 % plochy okna,“ vysvětlili vědci. ,,Praktický limit účinnosti přeměny energie pro ClAlPc TOPV je 10 % a 11 % pro CyTPFB TOPV.“
Transparentní fotovoltaické materiály
Vědci uvedli, že obě verze solárního skla mají očekávanou životnost 20 let. Účinnost na konci tohoto období by měla být kolem 60 % původní účinnosti, jak se tvrdí. Zjistili také, že CyTPFB TOPV mají o 26,1 % vyšší dopad na životní cyklus než ClAlPc TOPV. A to kvůli vyšší energetické náročnosti procesů syntézy a nanášení roztoku.
„U většiny budov mají CyTPFB TOPV vyšší energetické přínosy díky vyšší účinnosti přeměny energie, ale v nemocnicích fungují ClAlPc TOPV lépe díky svým spektrálním vlastnostem,“ vysvětlili vědci.
Skupina představila technologii TOPV v dokumentu „Čistá energie a nákladový přínos ftalocyaninové a heptamethinové transparentní fotovoltaiky v komerčních budovách“. Ten se nedávno publikoval v Sustainable Energy Technologies and Assessments.
„Budoucí návrhy TOPV lze optimalizovat a přizpůsobit budově jak pro výrobu elektřiny, tak pro úspory energie budovy výměnou aktivní vrstvy nebo použitím materiálů s nízkou emisivitou pro elektrody, “ uzavřeli.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
