Naukowcy z Politechniki Łódzkiej pracują nad lekkimi, elastycznymi i częściowo przezroczystymi ogniwami fotowoltaicznymi wytwarzanymi z wykorzystaniem bioodpadów, m.in. obierek warzyw i skórek owoców. Dzięki takim właściwościom rozwiązanie mogłoby znaleźć zastosowanie na powierzchniach, których klasyczne panele krzemowe dziś praktycznie nie wykorzystują – np. w oknach i przeszklonych elewacjach budynków.
Podstawą technologii są grafenowe kropki kwantowe, czyli bardzo małe struktury węglowe o właściwościach optycznych i elektrycznych, które mogą być wykorzystane do przetwarzania światła słonecznego w energię elektryczną.
Zespół dr. inż. Piotra Zawadzkiego z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej pozyskuje węgiel potrzebny do ich wytwarzania z bioodpadów.
Obierki i skórki stają się źródłem materiału do fotowoltaiki
Do produkcji grafenowych kropek kwantowych wykorzystywany jest węgiel zawarty m.in. w obierkach warzyw i skórkach owoców. Celem badaczy nie jest jednak stworzenie bezpośredniego zamiennika tradycyjnych paneli krzemowych. Przewagą nowego rozwiązania ma być możliwość wykorzystania powierzchni, na których klasyczna fotowoltaika jest trudna do zastosowania.
Lekkie i elastyczne ogniwa można byłoby integrować z elewacjami, a dzięki częściowej przezroczystości także z przeszkleniami. W takim modelu energię produkowałby nie tylko dach budynku, ale również część jego fasady i okien.
Sprawność jest na razie wyraźnie niższa
Technologia znajduje się jednak na wczesnym etapie rozwoju. Sprawność opracowywanych ogniw jest obecnie około trzy–cztery razy niższa niż w tradycyjnych panelach krzemowych.
Naukowcy pracują nad jej poprawą, zwracając jednocześnie uwagę, że w przypadku tego rodzaju rozwiązania liczy się nie tylko wydajność samego materiału, ale także powierzchnia, którą można wykorzystać do produkcji energii.
Jeśli ogniwa można byłoby umieszczać na dużych powierzchniach elewacji i przeszkleń, niższa sprawność pojedynczego elementu mogłaby być częściowo rekompensowana przez większy obszar pracy instalacji.
Grafenowe kropki mogą także poprawiać istniejące panele
Zespół sprawdził również możliwość wykorzystania grafenowych kropek kwantowych jako dodatku do tradycyjnych modułów fotowoltaicznych. Badacze nakładali na ich powierzchnię specjalną powłokę zawierającą opracowany nanomateriał. Dotychczasowe wyniki sugerują, że rozwiązanie może zwiększać ilość wytwarzanej energii, szczególnie przy mniej korzystnych warunkach pogodowych.
To jednak również wymaga dalszych badań i potwierdzenia skuteczności w większej skali.
W procesie produkcji wykorzystywana jest woda
Badacze zwracają uwagę również na sposób wytwarzania grafenowych kropek kwantowych. Jako medium reakcyjne wykorzystują wodę, co ma pozwalać ograniczyć stosowanie szkodliwych substancji chemicznych.
Projekt zakłada więc wykorzystanie materiału odpadowego nie tylko jako źródła surowca, ale także opracowanie procesu produkcyjnego o możliwie mniejszym obciążeniu środowiskowym.
Kolejnym krokiem jest zwiększenie skali
Zespół dysponuje już niewielkimi prototypami potwierdzającymi działanie technologii. Najważniejszym wyzwaniem jest teraz zwiększenie powierzchni ogniw oraz sprawdzenie ich trwałości i wydajności podczas długotrwałego użytkowania.
Badacze rozważają także możliwość tworzenia bardzo cienkich powłok wytwarzających energię, które można byłoby nakładać podobnie jak farbę. Na razie jest to jednak koncepcja wymagająca dalszych badań.
Grafenowe kropki kwantowe mają również inne właściwości. Zespół przetestował ich zastosowanie w powłokach antybakteryjnych i antystatycznych. Po dodaniu nanomateriału do farby użytej do pokrycia mebli uzyskano powłokę o właściwościach bakteriobójczych.
Technologia ma być rozwijana w kierunku komercjalizacji
Projekt jest realizowany w ramach programu PRIME Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, finansowanego z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki. W zespole, oprócz dr. inż. Piotra Zawadzkiego, pracują Grzegorz Kawałek i prof. Łukasz Kaczmarek.
Naukowcy przygotowują się obecnie do komercjalizacji rozwiązania i planują utworzenie spółki, która zajmie się dalszym rozwojem technologii oraz jej wprowadzeniem na rynek.
źródło: naukawpolsce.pl, Katarzyna Czechowicz
📩 Zapisz się na newsletter
Chcesz być na bieżąco z ekologicznymi treściami? Dołącz do newslettera i otrzymuj artykuły, poradniki oraz darmowe materiały do pobrania prosto na swoją skrzynkę. Dzięki nim łatwiej wprowadzisz ekologiczne zmiany w swoim życiu.
☕ Wesprzyj portal
Każdy artykuł to godziny pracy i poszukiwania rzetelnych informacji. Jeśli cenisz to, co robię, możesz postawić mi wirtualną kawę albo zostać Patronem na Patronite. Twoja pomoc daje mi siłę, by rozwijać portal, a dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła.
