Φέρνοντας ένα βήμα πιο κοντά το σχέδιο για ουρανοξύστες που θα λειτουργούν ως τοπικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν έθεσε ένα νέο ρεκόρ απόδοσης για διαφανή ηλιακά κύτταρα.
Τα πάνελς σημείωσαν απόδοση μετατροπής της ηλιακής σε ηλεκτρική ενέργεια 8,1% και ταυτόχρονα διατήρησαν τη διαπερατότητα του φωτός στο 43,3%, χάρη στη χρήση οργανικών υλικών αντί για πυρίτιο. Ουσιαστικά πρόκειται για υαλοπίνακες, δηλαδή τζάμια, ικανά να παράγουν ικανοποιητική ποσότητα ηλεκτρισμού χωρίς σημαντικές παραχωρήσεις σε επίπεδο φωτεινότητας.
Τα παράθυρα, τα οποία βρίσκονται στην πρόσοψη κάθε κτιρίου, είναι το ιδανικό σημείο για την τοποθέτηση οργανικών ηλιακών κυττάρων, αφού συνδυάζουν πολύ υψηλή απόδοση και διαπερατότητα. Κτίρια με γυάλινες προσόψεις, όπως οι ουρανοξύστες, διαθέτουν μια επίστρωση που αντανακλά και απορροφά μέρος του ηλιακού φωτός, τόσο στα ορατά όσο και στα υπέρυθρα μήκη φάσματος, ώστε να μειώνουν τη φωτεινότητα και τη θερμότητα εντός κτιρίων. Αντί να «απορρίπτουν» αυτήν την ενέργεια, τα διαφανή ηλιακά πάνελς θα μπορούσαν να τη χρησιμοποιήσουν για να καλύψουν μέρος από τις ανάγκες ηλεκτρικής ενέργειας του κτιρίου.
Το νέο υλικό είναι ένας συνδυασμός οργανικών μορίων που έχουν σχεδιαστεί για να είναι διαφανή στο ορατό και να απορροφούν ενέργεια στο εγγύς υπέρυθρο φως. Πρόκειται για ένα αόρατο στο ανθρώπινο μάτι μήκος του φωτεινού φάσματος που κουβαλά, όμως, μεγάλο μέρος της ηλιακής ενέργειας. Επιπλέον, οι ερευνητές ανέπτυξαν οπτικά επιχρίσματα για να ενισχύσουν τόσο την ισχύ που παράγεται από το υπέρυθρο φως όσο και τη διαφάνεια στο ορατό μήκος κύματος.
Η ουδέτερη σε χρώμα έκδοση των πάνελς κατασκευάστηκε στη βάση ηλεκτροδίων οξειδίου κασσιτέρου - ινδίου. Ένα επιπλέον στρώμα αργύρου βελτίωσε την απόδοση στο 10,8%, με διαφάνεια 45,8%.
Τα διαφανή ηλιακά κύτταρα βαθμονομούνται από την αποδοτικότητα στη χρήσης φωτός, η οποία περιγράφει πόση ενέργεια από το φως που χτυπά το παράθυρο είναι διαθέσιμη, είτε ως ηλεκτρική ενέργεια είτε ως μεταδιδόμενο φως στην εσωτερική πλευρά. Μέχρι σήμερα τα διαφανή ηλιακά κύτταρα έχουν αποδοτικότητα περίπου 2-3%, οπότε το νέο πάνελ είναι τρεις έως πέντε φορές αποδοτικότερο.
H ιδέα μετατροπής δομικών υλικών των κτιρίων σε ηλιακούς συλλέκτες δεν είναι νέα. Το 2016 ο Έλον Μασκ είχε ιδρύσει τη Solar City, μια θυγατρική εταιρεία της Tesla, λανσάροντας ηλιακά κεραμίδια. Ωστόσο η τσουχτερή τιμή τους υπήρξε αποτρεπτικός παράγοντας για την υιοθέτηση από το καταναλωτικό κοινό.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν θέλουν να αποφύγουν αυτό τον σκόπελο, προτείνοντας την εγκατάσταση των δικών τους πάνελς σε ουρανοξύστες, αντί για απλά σπίτια. Με δεδομένο ότι ένας ουρανοξύστης έχει επιφάνεια μεγαλύτερη από γήπεδο ποδοσφαίρου, η παραγόμενη ενέργεια μπορεί να αντισταθμίσει σε βάθος χρόνου το κόστος αγοράς και εγκατάστασης των πάνελς.
