S prosojnimi sončnimi celicami bi lahko nebotičnike spremenili v elektrarne

Ena največjih ovir za množično uvajanje sončne energije v urbanih središčih je pomanjkanje prostora za namestitev masivnih in težkih panelov. Klasični stanovanjski paneli namreč tehtajo med 18 in 23 kg ter za delovanje potrebujejo obsežne podporne strukture in debelo zaščitno steklo. Ker pa strehe sodobnih stolpnic niso dovolj velike za pokrivanje energetskih potreb celotne zgradbe, mesta pa nimajo prostih zemljišč, se odgovor skriva v navpičnih površinah. Nameščanje opaznih in težkih panelov na steklene fasade pa bi popolnoma spremenilo videz in toplotne lastnosti stavb.

Ekipa raziskovalcev, ki jo vodi izredna profesorica Annalisa Bruno, je zato razvila ultratanke perovskitne celice, ki so debeli le 10 nanometrov. Za boljšo predstavo: to je približno 10.000-krat tanjše od človeškega lasu in 50-krat tanjše od običajnih perovskitnih celic. Perovskit je kristalni material, ki privlači veliko pozornosti zaradi nizkih proizvodnih stroškov in zmožnosti delovanja v slabših svetlobnih pogojih. Za razliko od silicijevih celic, ki zahtevajo neposredno sončno svetlobo, perovskitne naprave proizvajajo elektriko tudi ob neposredni ali razpršeni svetlobi. To je ključno za mesta z visokimi nebotičniki, kjer sence in oblačnost pogosto zmanjšujejo učinkovitost.

Znanstveniki so preizkusili različne debeline slojev. Neprosežne različice z debelino 10, 30 in 60 nanometrov so dosegle izkoristek blizu 7 %, 11 % in 12 %. Polprosojna različica s 60-nanometrskim slojem pa je dosegla 7,6-odstotni izkoristek, pri čemer še vedno prepušča približno 41 % vidne svetlobe. Čeprav sodobni paneli presegajo 20-odstotni izkoristek, nova tehnologija izstopa zaradi majhne teže in nevtralnih barv, kar pomeni, da ne spremeni videza stekla.

Ključni preboj predstavlja industrijski postopek vakuumske toplotne »izparitve«. Materiale segrejejo v vakuumski komori, da izparijo in se nanesejo kot enakomeren tanek film. To je prvič, da so takšne celice izdelali povsem brez tekočih kemikalij in strupenih topil, kar preprečuje strukturne napake in omogoča lažjo masovno proizvodnjo. Po ocenah raziskovalcev bi uspešna uporaba te tehnologije na fasadi nebotičnika, kot je One World Trade Center v New Yorku, lahko proizvedla več sto megavatnih ur elektrike letno, kar zadošča za oskrbo približno 40 povprečnih ameriških domov.