Co by nie mówić, fotowoltaika ma ostatnio bardzo dobrą passę. Na świecie mamy coraz więcej elektrowni słonecznych (małych, większych i ogromnych), ale ogniwa PV można wykorzystać na jeszcze bardziej innowacyjne sposoby. Jesteście ciekawi?
Takie rzeczy jak kalkulatory na słońce, lampki solarne czy dość zwyczajne powerbanki zasilane energią słoneczną nas nie interesują. Można powiedzieć, że to stało się już standardowym wykorzystaniem fotowoltaiki w życiu codziennym. Ale naukowcy z całego świata pracują cały czas nad tym, żeby jeszcze lepiej wykorzystać ogniwa do produkcji czystego prądu. Ostatnio Japończykom udało się stworzyć krzemowe ogniwo o rekordowej sprawności 26,6% i to w procesie, który można z powodzeniem zastosować na masową skalę.
To bardzo dobre wieści, bo przecież zależy nam (w sensie całemu światu, który martwi się globalnym ociepleniem), żeby więcej energii słonecznej można było pozyskać i przetworzyć na energię elektryczną przy jak najniższych kosztach. Akurat najnowsze statystyki dotyczące energii odnawialnej pozwalają dość optymistycznie patrzeć w przyszłość. Jednak jeszcze większym optymizmem napawają innowacyjne pomysły zastosowania fotowoltaiki tam, gdzie nie jest to aż tak oczywiste (póki co).
Plecaki z bateriami słonecznymi
W przypadku plecaków raczej ciężko mówić o jakichś wielkich innowacjach (może poza plecakami zrobionymi z materiałów z recyklingu). Ale gdy do plecaka doda się moduły fotowoltaiczne, to wtedy jego funkcjonalność zdecydowanie wzrasta (choć cena również).
Na rynku (niestety jeszcze nie polskim) takie plecaki dostępne są przynajmniej u kilku producentów, ale my pokażemy Wam te, które nam się spodobały. BirkSun oferuje klasycznie wyglądając, ale wodoodporne modele na różne okazje. Dzięki panelowi i wbudowanej baterii plecaki mogą nam podładować sprzęty elektroniczne (lecz nie laptopy). Według informacji producenta, każde 3 minuty, jakie plecak spędzi na słońcu, przełoży się na 1% naładowanej baterii w smartfonie. A generalnie to ładowanie ma przebiegać tak szybko, jakbyśmy podłączyli się do normalnego gniazdka w ścianie.
Z kolei firma Voltaics oferuje trzy rodzaje solarnych plecaków, różniących się przede wszystkim ilością i mocą zastosowanych ogniw PV. Najmniejszy model wystawiony na 4,5 godziny słonecznej pogody naładuje nam do pełna telefon. Do naładowania aparatu fotograficznego potrzebny będzie już cały słoneczny dzień. Za to najmocniejsza wersja plecaka da nam możliwość podładowania także laptopa (1 godzina na słońcu to 40 min jego pracy). Jak ktoś jest zainteresowany, to ceny mieszczą się w przedziale od 135 do 389 euro (+10€ za przesyłkę).
Kieszonkowa solarna ładowarka
Dla tych, którym nie do twarzy w plecakach, mogą się przydać kieszonkowe ładowarki solarne. Pierwsza z nich to PocketPower, która przed rozłożeniem wygląda jak kolorowy portfel. Po rozłożeniu okazuje się, że to zestaw zalaminowanych (a przy okazji wodo-, kurzo- i wszystkodpornych) małych modułów PV o łącznej mocy 6,4 W. To sprytne urządzenie możemy podpiąć bezpośrednio do telefonu (na słońcu daje prąd 5V / 1.3A) albo podłączyć i naładować jakiś akumulator, by skorzystać z energii wieczorem.
Inną opcją jest zrolowany panel słoneczny PowerFilm zintegrowany z akumulatorem. Powinien się zmieścić do kieszeni spodni (choć może dziwnie to wyglądać). Za to po rozwinięciu go do rozmiaru dużego laptopa i wystawieniu na działanie promieni słonecznych przez 6 godzin, naładuje nam litowo-jonową baterię o pojemności 3200 mAh. A teraz wznieśmy się na zdecydowanie wyższy poziom fotowoltaicznych innowacji.
Przełom w fotowoltaice dzięki perowskitom
Pomyślcie tylko, co to by była za rewolucja, gdyby dało się pokryć fotowoltaiczną warstewką okna drapaczy chmur albo dachy samochodów (nawet niekoniecznie tylko tych elektrycznych). Jak dużo czystej energii moglibyśmy w ten sposób pozyskać porzucając na zawsze paliwa kopalne? Wizja jest niewątpliwie kusząca, ale co najlepsze za kilka bądź kilkanaście lat taka może być rzeczywistość.
Wszystko dzięki perowskitom, o których wspominaliśmy już przy okazji tekstu o wykorzystaniu energii słonecznej. Co to jest ten perowskit? To minerał nazwany na cześć jego odkrywcy – Lwa Perovskiego – posiadający specyficzny rodzaj struktury krystalicznej, dzięki której możliwe jest mieszanie w cieczach i późniejsze rozprowadzanie na jakiejś powierzchni. No a przede wszystkim perowskity to minerały świetnie pochłaniające światło, znacznie lepiej niż krzem czy uznawany za mistrza w tej kategorii arsenek galu. Perowskity są w stanie pochłonąć światło w ultracienkich, przynajmniej trzykrotnie cieńszych warstwach niż w standardowych ogniwach.
Rozwój technologii wykorzystujących perowskity rozpoczął się po 2006 roku. Od tamtej pory już wiele uniwersytetów i ośrodków badawczych na świecie zajmuje się udoskonalaniem procesu produkcyjnego i jego komercjalizacją (a przy okazji publikując jakieś 1,5 tys. prac na ten temat rocznie!). Swój udział w tym ma także polska doktorantka, Olga Malinkiewicz, która opracowała i opatentowała jedną z innowacyjną metod produkcji i dalszego zastosowania tego minerału (o tym za chwilę). O wielkim potencjale jaki drzemie w perowskitach może również świadczyć to, że Światowe Forum Ekonomiczne zaliczyło je do grona dziesięciu najważniejszych technologii 2016 roku.
Telefony na słońce
Już wcześniej eksperymentowano z nakładaniem perowskitów na ogniwa, wykorzystując do tego tlenek tytanu, ale takie ogniwa (o sprawności 15%) trzeba było wypiekać w temperaturze 500°C. Mało to efektywne, a my bardzo lubimy efektywnie. I tu na scenę wchodzi wspomniana wcześniej pani Olga, która zastosowała metodę nakładania na ogniwa perowskitów w płynie, bez użycia tlenku tytanu i podgrzewania do wysokich temperatur, a i tak osiągnęła sprawność ogniwa na poziomie 20%.
Jednym z przykładów zastosowania perowskitów w życiu codziennym byłby, uwaga, fanfary, telefon z ekranem pokrytym warstwą wytwarzającą prąd. Oznaczałoby to koniec zmartwień stanem baterii, gorączkowym poszukiwaniem jakiegoś gniazdka w pobliżu albo noszenia ze sobą powerbanków. Taki telefon ładowałby się sam dzięki energii słonecznej. Czyż to nie jest cudowne rozwiązanie? Na razie firma, w której pracuje doktor Malinkiewicz (czyli Saule Technologies), zrobiła pierwszy krok ku temu, czyli perowskitową ładowarkę.
Fotowoltaika będzie wszędzie
Wprawdzie na rozpowszechnienie się tej technologii (i innych związanych z zastosowaniem perowskitów) jeszcze trochę poczekamy, to jednak jesteśmy zdecydowanie bliżej niż dalej. Jedna z firm zapowiada, że na koniec 2018 roku będzie w stanie zaprezentować produkt w postaci ogniw perowskitowych nadrukowanych na klasyczne ogniwa krzemowe. A to przecież tylko jedna z możliwości.
Czekamy zatem na fotowoltaikę w sprayu, na prądotwórcze okna i ściany (choć dachy solarne już oferuje Elon Musk). Albo od razu całe domy produkujące nam prąd ze słońca. I telefony. I ubrania, a co!
Źródła: Bloomberg, Treehugger, INNPoland, Saule Technologies