Solarne ćelije od boja

Naučnici iz Hanovera rade na jeftinijoj izradi solarnih ćelija, na primer putem boja. Jer boje imaju sposobnost da stvore energiju od sunčeve svetlosti.

„Reč je o slojevima koje smo elektrohemijskim putem odvojili. Na primer slojeve oksida cinka putem žute, crvene i plave boje. Ili titan-dioksida, koji reagujući prouzrukuju žutu farbu, dok su čisti slojevi titan-dioksida bele boje.“

Solarne ćelije od boja štede energiju

Katrin Vesels je doktorirala na Institutu za elektrohemiju na Univerzitetu u Hanoveru. Njena specijalnost jeste elektrohemijsko razdvajanje slojeva boja titan-dioksida. Mustre koje sortira na laboratorijskom stolu predstavljaju prve rezultate u traganju za novim poluprovodnicima za dobijanje energije od sunčeve svetlosti. Za razliku od silicijumskih poluprovodnika, novi ne troše puno energije. A poseduju iste karakteristike: energija sunca pobudjuje elektrone obojenih materija, protok elektrona se prenosi na poluprovodnik, u ovom slučaju titan-dioksid, i struja teče. Do ovog otkrića došli su nemački naučnici još 60-ih godina prošlog veka, a njime se danas služe britanski, australijski i pre svih japanski istraživači. Oni, tragajući za alternativnim solarnim ćelijama, eksperimentišu sa šarenim površinama koje proizvode struju. Pritom uzimaju u obzir dve stvari: što veću šarenu površinu i jeftin materijal za izradu poluprovodnika. Najpovojniji materijali su titan-dioksid i cink-oksid. Ali ostaje otvoreno pitanje: kako stalno uvećavati površine, a pritom ne zauzimati sve više prostora? Hemičar doktor Torsten Ekerman smatra da odgovor leži u porama nano veličine:

„Novina je u tome što razdvajamo slojeve poluprovodnika. To znači da oksid nastaje putem elektrohemijske reakcije na elektrodi, gde po pravilu dobijamo kompaktan sloj cink-oksida. Tome dodajemo aditive, čime nastaje porozni sloj.“

Teorijski maksimum novih solarnih ćelija 20 odsto

Ovaj porozni sloj naleže na provodnu elektrodu i to je sve što je potrebno za dobijanje struje. Obojena supstanca, žuta, plava ili crvena, na jednom tankom, poroznom sloju titan-dioksida, koji oblaže elektrodu. Nedostaje još samo sunčeva svetlost. Ali otvoreno je pitanje stepena delovanja. Silicijumske solarne ćelije imaju teorijski maksimum od 30 odsto, do sada su dosegle 25 odsto. Ali šta mogu šareni konkurenti? Torsten Ekerman objašnjava:

„Solarne ćelije osetljive na boje, neće preći 20 odsto. Ali tu se uzimaju u obzir troškovi proizvodnje.“

I upravo u tome su solarne ćelije iz hemijske laboratorije u prednosti. Čak dve hiljade stepeni celzijusa je danas potrebno za izradu solarnih ćelija od silicijuma. Što baš i nije ekološki i energetski jeftin proces. To je činjenica koja se zanemaruje, kada je reč o ekološkoj kompatibilnosti solarnih ćelija na bazi silicijuma. Naravno nema emisije ugljen dioksida kod proizvodje solarne struje, ali su zato troškovi proizvodnje visoki. Jedna solarna ćelija se otplati tek nakon četiri godine upotrebe.

Samo 65 stepeni celzijusa za proizvodju solarnih ćelija od boja

Nasuprot silicijumu, za proizvodnju solarnih ćelija od boja potrebna je temperatura od samo 65 stepeni celzijusa. Već nakon godinu dana ove ćelije proizvode više energije nego što je koštala njihova proizvodnja. Izdržljivost solarnih ćelija od boja istraživači procenjuju na 20 godina. Katrin Vesels objašnjava:

„Ove ćelije, koje se već mogu naći u prodaji, pružaju već učinak od sedam do osam odsto, a moguće ih je primeniti i kod uličnih znakova. Oni moraju da budu odredjenih boja, u zavisnosti od njihove poruke, a znakovi sačinjeni od solarnih ćelija, stvaraju elektricitet tokom dana.“

Prozirni prozori u funkciji solarnih ćelija

Posebno je Japan odmakao u ovoj oblasti. Ali istraživači već rade na novoj generaciji solarnih ćelija od boja. Naime one ne bi morale da budu šarenih boja. Čak i infracrvene boje, koje nisu vidljive golim okom, proizvode struju. Tako će se u budućnosti izradjivati prozirni prozori kao solarne ćelije, i to bez optičkih nedostataka i potpuno neupadljivo.