Fotowoltaika z obierków. Naukowcy z Łodzi tworzą lekkie ogniwa

Naukowcy z Politechniki Łódzkiej pracują nad elastycznymi i częściowo przezroczystymi ogniwami fotowoltaicznymi z grafenowych kropek kwantowych. Do ich produkcji wykorzystują węgiel z bioodpadów, m.in. obierek warzyw i skórek owoców. Rozwiązanie mogłoby trafić na okna i elewacje budynków.

Z biomasy wytwarzanej z obierków owoców i warzyw naukowcy chcą konstruować przezroczyste struktury fotowoltaiczne.

fot. Politechnika Łódzka

Podstawą rozwiązania są grafenowe kropki kwantowe, czyli bardzo małe struktury zbudowane z węgla. Wykazują one właściwości optyczne i elektryczne, które można wykorzystać do zamiany światła słonecznego w energię. Zespół dr. inż. Piotra Zawadzkiego z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej pozyskuje potrzebny materiał z odpadów, takich jak obierki z warzyw oraz skórki owoców.

Podstawą rozwiązania są grafenowe kropki kwantowe, czyli bardzo małe struktury zbudowane z węgla. Wykazują one właściwości optyczne i elektryczne, które można wykorzystać do zamiany światła słonecznego w energię. Zespół dr. inż. Piotra Zawadzkiego z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej pozyskuje potrzebny materiał z odpadów, takich jak obierki z warzyw oraz skórki owoców.

– Wszystko wokół nas w dużej mierze zbudowane jest z węgla i bioodpady nie są tutaj wyjątkiem. My próbujemy wykorzystać materiał, który przestał być komuś potrzebny, przetworzyć go i otrzymać z niego grafenowe kropki kwantowe. Z nich możemy następnie budować elementy przydatne między innymi w fotowoltaice. W dużym uproszczeniu można więc powiedzieć, że próbujemy robić technologię energetyczną z odpadów – poinformował naukowiec.

W odróżnieniu od klasycznych paneli krzemowych opracowywane ogniwa mają być lekkie, elastyczne i częściowo przepuszczać światło. To otwiera możliwość montowania ich na powierzchniach, które trudno wykorzystać przy standardowych instalacjach, w tym na przeszklonych fasadach biurowców oraz w oknach.

Ich sprawność jest obecnie około trzy-cztery razy niższa niż paneli krzemowych. Naukowcy podkreślają jednak, że duża powierzchnia instalacji może częściowo rekompensować tę różnicę.

– Największą przewagą nie jest to, że chcemy po prostu zastąpić jeden panel drugim. Chodzi o to, żeby wykorzystać powierzchnie, których klasyczna fotowoltaika dzisiaj praktycznie nie wykorzystuje. Elastyczne ogniwa możemy integrować z elewacją, a dzięki ich przezroczystości również z przeszkleniami. Wtedy energię produkuje nie tylko dach, ale znacznie większa część budynku – zaznaczył dr Zawadzki.

Przeźroczyste ogniwo fotowoltaiczne na bazie grafenowych kropek kwantowych   fot. Politechnika Łódzka

Badacze sprawdzili także, czy nanomateriał poprawia działanie istniejących modułów. Pokrywali tradycyjne panele specjalną powłoką zawierającą grafenowe kropki kwantowe. Wstępne wyniki sugerują, że może ona zwiększać ilość wytwarzanej energii, szczególnie przy mniej korzystnej pogodzie. Technologia powstaje z użyciem wody jako medium reakcyjnego, co pozwala ograniczyć stosowanie szkodliwych substancji chemicznych.

Zespół ma już niewielkie prototypy potwierdzające działanie rozwiązania. Teraz musi zwiększyć powierzchnię ogniw oraz sprawdzić ich trwałość i wydajność podczas długiego użytkowania.

Projekt rozwijany w ramach programu PRIME Fundacji na rzecz Nauki Polskiej jest finansowany z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki. Naukowcy planują utworzenie spółki, która zajmie się dalszym rozwojem i wprowadzeniem technologii na rynek.

wp.pl/pż