Scienty

Фото: img.freepik.com

Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме разработали новые полупрозрачные солнечные элементы, которые можно настраивать по цвету. Главное преимущество технологии заключается в возможности нанесения посредством 3D-печати непосредственно на окна, фасады зданий и гибкие поверхности. Эта разработка принципиально меняет восприятие солнечной энергетики, позволяя интегрировать выработку энергии в архитектурные конструкции, не прибегая к обычному громоздкому и индустриальному внешнему виду стандартных панелей.

Ученые во главе с профессорами Шломо Магдасси и Лиоза Этгара из Института химии и Центра нанонауки и нанотехнологий предложили новый подход к решению давней проблемы солнечных панелей – балансу между прозрачностью и производительностью. Вместо модификации химического состава светочувствительного материала исследователи применили технологию 3D-печати для создания микроскопических полимерных столбиков, функционирующих как прецизионные оптические элементы. Точное регулирование расстояния между этими структурами позволяет контролировать объем прошедшего света. При этом процесс печати является экологически безопасным, поскольку не требует высоких температур и использования опасных химических веществ, что открывает возможность работы с гибкими материалами, например, пластиком и фольгой.

Значительным достижением стало решение эстетической проблемы, которая долгое время сдерживала архитекторов. Традиционные солнечные стекла нередко имеют нежелательный мутный или коричневатый оттенок. Израильские исследователи нашли способ справиться с этим, изменяя толщину прозрачного электродного слоя. Это позволяет элементу отражать конкретные длины волн, обеспечивая чистые и насыщенные цвета, напоминающие современные витражи, в то время как остальная часть светового спектра используется для генерации электроэнергии.

Практическая применимость технологии подтверждена лабораторными исследованиями. Полученные гибкие элементы показывают 9,2% эффективности преобразования энергии при сохранении 35%-ной прозрачности, что является оптимальным сочетанием для функциональных окон. Кроме того, они продемонстрировали устойчивость к длительной эксплуатации и многократным деформациям. В будущем эта технология позволит интегрировать энергогенерирующие слои в изогнутые поверхности, пластиковые изделия, экраны мобильных устройств для подзарядки от внешнего освещения или автомобильные люки, обеспечивающие питание систем климат-контроля. В настоящее время ученые работают над улучшением защиты элементов, разрабатывая специальные покрытия, которые должны увеличить их долговечность при эксплуатации на открытом воздухе до нескольких десятилетий.

Результаты исследования в научном журнале EES Solar.