Окна с функцией солнечных панелей.

Энергетическая революция не за горами. Исследователи в области новейших технологий уже несколько лет назад разработали солнечные панели для оконных переплетов. Выполняя функции окон, они собирают солнечную энергию. Работа в этом направлении продолжается до сих пор в Европе, Соединенных Штатах и даже в нашей стране.

Скоро станет возможным получать доступ к дешевой солнечной энергии независимо от того, где мы живем – каждый дом и каждый современный небоскреб сможет самостоятельно вырабатывать электроэнергию. 

В основе технологии лежит специальное покрытие, улавливающее фотоны входящего света и использующее их энергию для возбуждения электронов. Таким образом, окрашенные элементы начинают производить электричество сразу же после попадания света на их поверхность. Классические панели изготовлены из кремния, поэтому они полностью непрозрачны. Материал нового типа можно использовать в качестве оконных стекол.

Разработаны разными виды покрытия. В настоящее время выпускаются окна–батареи двух типов – на гибких подложках и на стеклянных основаниях. 

Гибкие варианты напоминают тонировочную пленку, их наклеивают на прозрачные конструкции. Их светопропускная способность составляет порядка 70%, что фактически не снижает уровня освещенности помещения. Делают их из гибкого композитного материала, который схож с пластиком.

Второй вариант прозрачных панелей предполагает нанесение двухслойной пленки на закаленное стекло. На закаленную стеклянную подложку (в некоторых случаях триплекс) наносится тонкая пленка аморфного кремния. На нее сверху напыляется прозрачная микропленка кремния. Микропленка преобразует ИК-лучи, а аморфный кремний — видимый спектр. 

Но есть и другие разработки.

Один из уже зарекомендовавших себя видов солнечных панелей был создан инженерами Мичиганского университета. Они состоят из прозрачных люминесцентных солнечных концентраторов – TLSC. Состоящие из цианина, TLSC способны поглощать невидимое солнечное излучение, включая инфракрасное и ультрафиолетовое, и пропускать через себя остальные видимые лучи. Эти устройства прозрачны для человеческого глаза, но при этом поглощают часть солнечного света, который затем преобразуется в электричество. Исследователи утверждают, что срок службы их разработки – более 30 лет. 

Созданное инженерами стекло имеет 50-процентную прозрачность и зеленоватый оттенок, что позволяет использовать его в качестве материала для окон. Дополнительно специалистами был разработан метод, который позволяет масштабировать производство панелей.

Команда из Университета ИТМО в России разработала более дешевый метод производства прозрачных солнечных батарей. Руководитель исследований Павел Ворошилов рассказывал о разработке российских ученых: «Для наших экспериментов мы взяли солнечный элемент на основе малых молекул и прикрепили к нему нанотрубки. Затем мы провели легирование нанотрубок с помощью ионного затвора. Мы также обработали транспортный слой, который отвечает за то, чтобы заряд с активного слоя успешно достиг электрода. Это удалось реализовать в условиях окружающей среды». 

Последней разработкой ученых является вариант окон, где материал представляет пленку из полупроводникового полимера, который насыщен углеродными «мячиками» фуллеренов. Это сферическая замкнутая молекула, состоящая из шестидесяти атомов углерода, природный, экологически чистый материал. 

В Голландии в 2017 году в здании банка Rabobank были установлены окна PowerWindow на площади 300 квадратных футов, разработанные технологической компанией PHYSEE из Нидерландов. 

В сентябре 2021 года в Японии в городе Чиба небоскреб корпорации Nippon Sheet Glass (NSG) стал первым в этой стране зданием, оснащенным окнами–солнечными панелями. Вариант окон был создан компанией Ubiquitous Energy. Такие же окна от Ubiquitous Energy установлены на коммерческом здании Boulder Commons II в Колорадо.

Понятно, что максимальная доля рынка окон с солнечной энергией будет приходиться на Европу и США. Но очевидно также, что высокая начальная стоимость окон с солнечной батареей будут препятствовать росту этого рынка.

Еще один недостаток таких окон – небольшая электрическая мощность. Любая технология пока не позволяет сделать прозрачные солнечные батареи достаточно мощными, но в недалеком будущем этот фактор будет преодолен. Следим за развитием технологии.