211service.com
Przyciemniane szyby generujące energię elektryczną
Startup w Niemczech opracował nowy rodzaj paneli słonecznych zbudowanych z małych, organicznych cząsteczek osadzonych na foliach poliestrowych. Technologia jest podobna do tej stosowanej w wyświetlaczach OLED do telefonów i telewizorów z płaskim ekranem. Panele są elastyczne i znacznie lżejsze niż konwencjonalne panele słoneczne, ale w niektórych lokalizacjach - szczególnie tam, gdzie jest gorąco lub pochmurno - mogą generować tyle samo energii elektrycznej, co konwencjonalny panel słoneczny.
Heliatek , z siedzibą w Dreźnie, jest finansowany przez Bosch, BASF i inne firmy i do tej pory zebrał 28 milionów euro. Firma, która niedawno zaczęła produkować swoje panele na małej linii produkcyjnej typu proof-of-concept, ma nadzieję pozyskać dodatkowe 60 milionów euro, z których część zostanie wykorzystana na budowę 75-megawatowej fabryki. To dość mało jak na fabrykę paneli słonecznych — w tak małej skali panele Heliatek będą kosztować więcej za wat niż konwencjonalne panele słoneczne, mówi dyrektor generalny Thibaud de Séguillon. Ale za cztery do pięciu lat, kiedy Heliatek powinien osiągnąć produkcję na dużą skalę, koszt może spaść do około 40 do 50 centów za wat, co uczyniłoby je konkurencyjnymi w stosunku do konwencjonalnych paneli słonecznych, mówi.
Tymczasem Heliatek będzie musiał znaleźć sposób na sprzedaż swoich paneli fotowoltaicznych z premią, aby sfinansować swoją ekspansję. Planuje to zrobić, sprzedając produkty, które wykorzystują niezwykłą lekkość i elastyczność paneli słonecznych. W jednym przypadku współpracuje z firmą zajmującą się materiałami budowlanymi, aby zintegrować swoje panele słoneczne z formami do betonowych elewacji. Na placu budowy formy zostaną wypełnione betonem, a panele staną się częścią elewacji.
Heliatek współpracuje również z innym producentem nad wbudowaniem w okna swoich paneli słonecznych, które mogą być półprzezroczyste. To jak przyciemniane szyby, tylko te okna generują prąd, mówi Séguillon.
Konstruktorzy mogą być skłonni zapłacić premię za panele słoneczne, ponieważ są one tańsze w integracji z budynkiem; na przykład nie musieliby kupować sprzętu do mocowania paneli do dachu. Polityka w Europie, która wkrótce będzie wymagać od budynków produkowania tyle energii elektrycznej, ile zużywają, może również skłonić budowniczych do zintegrowania paneli słonecznych z oknami i fasadami, mówi Séguillon.
Kluczowymi innowacjami Heliatek są materiały aktywne w ogniwach słonecznych i proces ich wytwarzania. Organiczne ogniwa słoneczne istnieją od dziesięcioleci. Ideą za nimi jest to, że niektóre cząsteczki organiczne – zazwyczaj rodzaje długich polimerów – można tanio wydrukować, co prowadzi do bardzo tanich ogniw słonecznych. Ale takie ogniwa okazały się nieefektywne i miały stosunkowo krótki czas życia, więc są używane tylko w zastosowaniach niszowych.
Panele Heliatek są bardziej wydajne niż panele na bazie polimerów i oczekuje się, że wytrzymają tak długo, jak konwencjonalne krzemowe ogniwo słoneczne. Firma zamiast polimerów stosuje krótkie cząsteczki zwane oligomerami. Oligomery są z natury bardziej stabilne i mogą być osadzane przy użyciu procesu osadzania próżniowego, który pozwala na precyzyjną kontrolę nad grubością i jednorodnością otrzymanych folii. Ta jednorodność zwiększa wydajność i ułatwia wytwarzanie wielowarstwowych ogniw słonecznych zawierających materiały dostrojone do określonych długości fal światła, dzięki czemu ogniwa są jeszcze bardziej wydajne.
Kompletne panele Heliatek (panel jest zbiorem ogniw połączonych ze sobą) przetwarzają 8 procent energii światła w energię elektryczną (polimerowe panele słoneczne są wydajne od 3 do 5 procent). Konwencjonalne krzemowe panele słoneczne są wydajne od 14 do 15 procent, ale dobra wydajność technologii Heliatek przy słabym oświetleniu i wysokiej temperaturze może zrekompensować niższą wydajność, mówi Séguillon. Na przykład w ostatnich testach w Singapurze panele Heliatek wygenerowały nieco więcej energii elektrycznej w ciągu miesiąca niż konwencjonalne krzemowe panele słoneczne.
Osadzanie próżniowe jest droższe niż drukowanie, ale Heliatek wprowadził kolejną innowację, aby pomóc obniżyć koszty. Zamiast wytwarzać ogniwa słoneczne w partiach na arkuszach szkła, wytwarza je w sposób ciągły w procesie roll-to-roll, w którym materiały są osadzane na poliestrze.
Aby osiągnąć swoje ostateczne cele kosztowe, Heliatek będzie musiał znacznie poprawić wydajność swoich paneli z 8% do 12%. Jest to możliwe, ponieważ proces produkcyjny firmy pozwolił im wytworzyć tak zwane tandemowe ogniwo słoneczne, które ma dwie warstwy do pochłaniania światła i wytwarzania elektronów. W obecnym projekcie obie warstwy są dostrojone do konwersji tych samych długości fal światła. Ale firma mogłaby również dostroić warstwy do różnych długości fal, a tym samym przetworzyć więcej widma słonecznego. Heliatek współpracuje z BASF nad opracowaniem nowych materiałów absorbujących do takich ogniw.
Jeśli firma osiągnie swoje cele w zakresie kosztów, nadal może być jej trudno konkurować łeb w łeb z firmami produkującymi konwencjonalne panele słoneczne. Po pierwsze, banki chętniej pożyczają pieniądze na duże projekty energii słonecznej, które wykorzystują konwencjonalne panele, ponieważ okazały się one skuteczne w terenie. W dłuższej perspektywie nowe firmy fotowoltaiczne mogą radzić sobie lepiej, opracowując radykalnie różne panele słoneczne, które wytwarzają znacznie więcej energii elektrycznej niż konwencjonalne panele krzemowe.