Curând, geamurile și pereții vor deveni panouri fotovoltaice. Un nou material revoluționează industria

Prototipul se prezintă sub forma unor panouri de balustradă din sticlă semitransparentă pe balconul unei case model la sud de Tokyo. Panourile, fiecare dintre ele măsurând aproape un metru în înălțime și aproape 4 metri în lățime, reprezintă doar una dintre modalitățile prin care Panasonic intenționează să intre în domeniul fotovoltaicelor integrate în clădiri (BIPV).

Plasarea perovskitului între foile de sticlă înseamnă că acesta poate servi drept fațade și pereți propriu-zis ai unei clădiri, generând în același timp energie electrică pentru utilizare la fața locului sau pentru rețea, spune Yukihiro Kaneko, directorul general al Centrului de materiale și tehnologii aplicate al Panasonic. Acesta adaugă că Panasonic poate modifica nivelul de transparență al materialului în timpul procesului de fabricare, în funcție de cerințele clientului, ceea ce îl poate face potrivit pentru a fi utilizat ca ferestre.

Dar există și un dezavantaj, având în vedere relația liniară care există între rata de transparență și eficiența de conversie a panoului perovskit. De exemplu, dacă este necesară o transparență de 50% într-un panou care are o eficiență de conversie a energiei de 20%, eficiența energetică de conversie ar scădea de fapt la 10%.

Termenul perovskit se referă la o familie de compuși, iar atunci când sunt utilizate în celulele solare, materialele sunt denumite perovskite datorită asemănării structurale cu un mineral numit perovskit descoperit în Rusia în 1839. Panasonic a dezvoltat propria versiune a materialului împreună cu Organizația japoneză pentru dezvoltarea noilor tehnologii industriale și energetice (NEDO). În 2020, Panasonic a atins o eficiență de conversie record de 17,9% pentru un panou de perovskit de dimensiuni mari.

În timp ce siliciul este utilizat în mod obișnuit în prezent pentru panourile solare, perovskitul are mai multe avantaje, inclusiv metode de fabricare mai simple, costuri de producție mai mici, capacitate de proiectare flexibilă, potențialul de a obține randamente mai mari de conversie a energiei și lipsa necesității de metale rare. Dar are și unele dezavantaje, în special faptul că materialul se va descompune atunci când este expus la căldură, umiditate sau zăpadă - cu alte cuvinte, exact condițiile cu care se vor confrunta în mod constant produsele BIPV ale Panasonic.

Pentru a contracara acest lucru, Panasonic folosește două abordări pentru a-și proteja dispozitivele BIPV de intemperii.

"În ceea ce privește materialul, am dezvoltat un material robust prin doparea perovskitului cu anumiți atomi, cum ar fi cesiu și rubidiu", spune Kaneko. Rezultatele cercetărilor care au dus la această dezvoltare, precum și o rată de eficiență a conversiei de energie obținută de 20,8%, au fost publicate la 11 ianuarie 2019 în Advanced Materials.

"Și, pe lângă faptul că atinge o stabilitate termică ridicată, sticla arhitecturală este complet sigilată și protejează perovskitul de umiditate și de aer", adaugă Kaneko. "Sticla dublă conferă, de asemenea, rigiditate panourilor".

Pentru a crea panourile solare, Panasonic utilizează o combinație de inscripționare cu laser și imprimare cu jet de cerneală alternante pentru a fabrica circuitele voltaice din perovskit. Pe o foaie de sticlă, un laser inscripționează mai întâi modelul pentru un strat de oxid conductiv transparent, pe care apoi îl așează imprimanta cu jet de cerneală. În continuare, se înscrie un strat de transport de electroni și se așează materialele de transport de electroni. Urmează stratul de perovskit, apoi materialele pentru stratul de transport al găurilor și așa mai departe până când circuitul celulei solare este finalizat, iar cea de-a doua foaie de sticlă este atașată și sigilată.

"Această metodă de proces ne permite să fim flexibili în ceea ce privește dimensiunea, transparența și designul panourilor", spune Kaneko.

Kaneko spune că Panasonic primește feedback de la potențialii clienți în legătură cu prototipurile de panouri pentru balustrade și cereri de testare a unor panouri de dimensiuni diferite. Începând cu luna aprilie a anului viitor, Panasonic va demara o linie de producție pilot pentru panouri de 1 metru pe 1,8 metri, în timp ce, de asemenea, va actualiza probabil materialele și designul pe baza feedback-ului obținut în urma testelor în curs ale companiei. În cele din urmă, el estimează că vor putea produce panouri de până la 1,8 m pe 4 m.

Strategia companiei este de a evita concurența directă cu producătorii chinezi de panouri din siliciu și perovskit, care nu au egal în ceea ce privește producția de panouri de dimensiuni standard la costuri reduse. În schimb, "În afacerea BIPV, clădiri diferite necesită ferestre și pereți de dimensiuni diferite", spune Kaneko. "Metoda noastră flexibilă de producție cu jet de cerneală înseamnă că ne putem personaliza panourile solare pentru a satisface astfel de cerințe."

"BIPV este o piață atractivă și poate fi un punct de intrare semnificativ pentru tehnologiile perovskite și pentru fotovoltaice în general", spune De Wolf. "Aceste tehnologii pot fi, de asemenea, exploatate pentru a bloca pătrunderea căldurii într-o clădire, reducând astfel necesarul de aer condiționat. Și, deoarece perovskitul poate fi imprimat, oferă posibilități de îmbinare a performanței cu estetica."

Panasonic plănuiește să comercializeze produsele sale BIPV în termen de cinci ani, moment în care compania se așteaptă ca rata de conversie energetică a celulelor sale solare perovskite să fie de aproape 20%.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCBusiness și pe Google News

Ţi s-a părut interesant acest articol?

Urmărește pagina de Facebook DCBusiness pentru a fi la curent cu cele mai importante ştiri despre evoluţia economiei, modificările fiscale, deciziile privind salariile şi pensiile, precum şi alte analize şi informaţii atât de pe plan intern cât şi extern.