Napredna okna bi lahko nadomestila solarne strešnike

Obnovljivi viri energije so zaradi njihove prijaznosti do okolja čedalje pogosteje v uporabi. Mednje spada tudi izraba sončne energije. Če so bili v tej funkciji zaenkrat predvsem solarni strešniki, so znanstveniki ugotovili, da imajo potencial za ustvarjanje energije tudi okna, navaja World Economic Forum.
  
»Sončna energija je najcenejša oblika energije, ki jo je človeštvo proizvedlo od obdobja industrijske revolucije naprej. Z določenimi prilagoditvami bi lahko okna funkcionirala kot sončne elektrarne,« pojasnjuje Stephen Forrest, profesor elektrotehnike na univerzi v Michigan, ki je vodil raziskavo, objavljeno v reviji Nature Communication.

Nova metoda pridobivanja sončne energije prek oken naj bi bila visoko učinkovita, okna s takimi prilagoditvami pa naj bi bila zmožna energijo uspešno pridobivati tudi 30 let.
 
Silicij sicer ostaja ključni material pri izdelavi solarnih panelov. So pa raziskovalci v sklopu raziskave preizkusili učinkovitost še nekaterih drugih organskih materialov. Izziv Forrestove ekipe je bil ugotoviti, kako preprečiti razgradnjo organskih materialov, ki skrbijo za pretvorbo svetlobe v energijo.
 
Molekule takih materialov skrbijo za prenos fotogeneriranih elektronov na elektrode, ki predstavljajo vhodne točke v vezje ter uporabljajo in shranjujejo sončno energijo. Taki materiali so splošno znani kot nefulerenski akceptorji. Fulerenski akceptorji so po drugi strani robustnejši in tudi manj učinkoviti. Sestavljeni so iz nanometrske ogljikove mreže.

Znanstveniki iskali načine za izboljšanje učinkovitosti

 
Sončne celice, izdelane iz nefulerenskih akceptorjev, ki vsebujejo žveplo, lahko dosežejo 18-odstotno učinkovitost, ki je primerljiva s silicijem. Slabost je njihova kratka življenjska doba.
 
Znanstveniki so v raziskavah ugotovili, da pade učinkovitost materiala za pretvorbo sončne svetlobe brez predhodne zaščite na manj kot 40 odstotkov začetne vrednosti v zgolj 12 tednih.

»Nefulerenski akceptorji so zelo učinkoviti, vendar so vezi med njimi šibke. Zato zlahka disociirajo pod visokoenergetskimi fotoni, zlasti ultravijoličnimi, ki so prisotni v sončnem sevanju,« je obrazložil Yongxi Li, asistent, ki je sodeloval pri raziskavi.
 
Da bi preprečili zmanjševanje njihove učinkovitosti pod vplivom sončnega sevanja, so na steklo, obrnjeno proti soncu, dodali plast cinkovega oksida. Tanjša plast pomaga tudi pri vodenju elektronov, ki nastanejo s sončno energijo, do elektrode. Dodana je bila še plast materiala na osnovi ogljika, ki se imenuje IC-SAM. Za dodatno zaščito so poskrbeli še s plastjo fulerena.
 
Prek simulacije novo dobljenega materiala v različnih razmerah je ekipa ugotovila, da bo ta tudi čez 30 let še vedno deloval z 80-odstotno učinkovitostjo. Okna s takimi prilagoditvami bi se lahko dobro obnesla v funkciji sončne elektrarne, so prepričani sodelujoči v raziskavi. Hkrati naj proizvodnja takih oken ne bi predstavljala visokih stroškov.