Jaki kolor naprawdę mają panele słoneczne?
W rzeczywistości panele słoneczne nie są niebieskie, choć może się tak wydawać. „Jako kolor postrzegamy światło odbijające się od materiału”, mówi Sarah McCormack, profesor nadzwyczajna Trinity College w Dublinie. Uczona wyjaśnia, że panele słoneczne pochłaniają szeroki zakres długości fal świetlnych, czyli wielokolorową tęczę. Światło, które nie jest pochłaniane, jest odbijane, a ludzkie oko interpretuje je jako kolor ciemnoniebieski lub granatowy. „Zdecydowana większość paneli słonecznych znajdujących się na dachach lub w polach jest wykonana z krzemu”, dodaje McCormack. „Krzemowe wafle naturalnie odbijają ciemnoniebieski lub granatowy kolor”. Krzemowe powierzchnie absorbują światło z szerokiego zakresu długości fal, ale są niezbyt efektywne – ich wydajność teoretyczna wynosi około 30 %. „Innymi słowy: krzem świetnie pochłania światło, ale niewystarczająco skutecznie przetwarza je na energię elektryczną”, tłumaczy McCormack.
Większa wydajność nowych materiałów
Krzemowe panele słoneczne stały się z czasem znacznie bardziej wydajne. Panele słoneczne sprzed 10 lat były niebieskie i błyszczące, nawet nieco krzykliwe. Obecnie większość tych polikrystalicznych paneli zastąpiono panelami monokrystalicznymi. Wykonane z czystego krzemu panele monokrystaliczne są bardziej wydajne i skuteczne niż panele poprzednich generacji. Jednak wciąż jest miejsce na poprawę, dlatego naukowcy tacy jak McCormack badają różne materiały, w tym materiały niekrzemowe, których wydajność mogłaby być większa. „Nie można sprawić, aby ogniwa krzemowe miały wydajność większą niż 30 %, ale można stworzyć bardziej wydajne materiały”, mówi McCormack. W przeciwieństwie do krzemu, który absorbuje światło z szerokiego spektrum, nowe materiały mogą pochłaniać niektóre fale o określonej długości, czyli konkretne kolory. „Teoretycznie można by zbudować panel o bardzo wysokim poziomie wydajności absorbujący całe widmo elektromagnetyczne z ogniw, które pochłaniają światło czerwone oraz zielone”, objaśnia McCormack. Takimi materiałami są perowskity – materiały o strukturze krystalicznej identycznej z tytanianem wapnia. W ramach finansowanego ze środków UE projektu PERTPV wykorzystano te materiały do budowy nowych ogniw słonecznych łączonych w stosy, co może zaowocować powstaniem mocniejszych, wydajniejszych i bardziej zrównoważonych paneli słonecznych. „Perowskity używane w charakterze materiału absorbującego pozwalają wytwarzać wysoce wydajne ogniwa elektryczne, których sprawność sięga niemal tej, jaką oferują nam zwykłe ogniwa krzemowe”, mówi Henry Snaith, profesor Uniwersytetu Oksfordzkiego.
Koniec z niebieskimi refleksami
Badania McCormack dotyczą poprawy wydajności paneli słonecznych przy użyciu powłok luminescencyjnych. „Różne powłoki luminescencyjne umożliwiają wychwytywanie różnych długości fal światła, dzięki czemu panele słoneczne mogą stać się bardziej wydajne, szczególnie przy zachmurzeniu”, dodaje badaczka. Dzięki wspomnianym powłokom luminescencyjnym panele mogłyby mieć różne kolory. „W zwiększeniu wydajności pomoże także zainstalowanie większej liczby paneli. Jednak miejsce na dachu kiedyś się kończy”, mówi McCormack. „Kolorowe panele łatwo byłoby dopasować do fasad budynków i wbudować je tam, znacznie zwiększając całkowitą powierzchnię instalacji”. Odkrycie może zwiastować koniec ery granatowych paneli, które ustąpiłyby miejsca swoim kolorowym następcom. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o badaniach McCormack: Kolorowe elewacje zasilają słoneczne budynki przyszłości
Słowa kluczowe
PEDAL, panel słoneczny, długości fal świetlnych, krzem, energia elektryczna, panele polikrystaliczne, panele monokrystaliczne, perowskity, PERTPV