Czy odpady kuchenne mogą znaleźć zastosowanie w produkcji energii słonecznej? Zespół z Politechniki Łódzkiej pracuje nad materiałami do elastycznych i częściowo przezroczystych ogniw fotowoltaicznych, wykorzystując grafenowe kropki kwantowe pozyskiwane z bioodpadów. Zdaniem naukowców w przyszłości podobne rozwiązania mogłyby znaleźć zastosowanie m.in. w oknach i szklanych elewacjach budynków.

Naukowcy rozwijają energię słoneczną

Fotowoltaika to przede wszystkim panele montowane na dachach i gruntowych konstrukcjach. Naukowcy szukają jednak sposobów na wykorzystanie innych powierzchni, które mogłyby produkować energię elektryczną. Jednym z rozwijanych kierunków są lekkie, elastyczne i częściowo przezroczyste ogniwa, które potencjalnie można byłoby umieszczać na oknach czy szklanych fasadach budynków.

Taką technologię rozwija zespół z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej pod kierownictwem dr. inż. Piotra Zawadzkiego. Projekt FlexQuantumPV wykorzystuje grafenowe kropki kwantowe otrzymywane z bioodpadów, w tym pozostałości roślinnych, takich jak obierki warzyw i skórki owoców.

Londyński targ z instalacją PV o mocy 1,4 MWp. OZE w miejskiej przestrzeni handlowej

Odpady jako surowiec 

Podstawą opracowywanego rozwiązania są grafenowe kropki kwantowe – niewielkie struktury węglowe o rozmiarach liczonych w nanometrach. Ze względu na swoje właściwości optyczne i elektryczne mogą być wykorzystywane w materiałach związanych z przetwarzaniem światła. Łódzcy naukowcy pracują nad metodą pozyskiwania ich z węgla zawartego w odpadach roślinnych. Istotnym elementem procesu jest wykorzystanie wody jako medium reakcyjnego, co pozwala ograniczyć stosowanie szkodliwych substancji chemicznych.

Pomysł wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym, w której odpady mogą stawać się surowcem do produkcji nowych materiałów. W tym przypadku bioodpady miałyby znaleźć zastosowanie w technologiach związanych z odnawialnymi źródłami energii.

Fotowoltaika na oknach i elewacjach?

Jednym z potencjalnych zastosowań opracowywanych materiałów są lekkie i częściowo przezroczyste ogniwa fotowoltaiczne. Mogłyby one w przyszłości umożliwić wykorzystanie powierzchni, na których montaż tradycyjnych paneli jest utrudniony lub niepraktyczny. Przykładem są przeszklone biurowce, których dachy mają ograniczoną powierzchnię, natomiast duża część elewacji składa się ze szkła. Gdyby możliwe było zastosowanie na takich przeszkleniach materiałów produkujących energię, budynki zyskałyby dodatkową przestrzeń do pozyskiwania prądu.

Nie oznacza to jednak, że opracowywane ogniwa mogą już konkurować z klasycznymi modułami krzemowymi – ich obecna sprawność jest około 3-4 razy niższa. Naukowcy traktują więc technologię raczej jako potencjalne uzupełnienie istniejących rozwiązań niż ich bezpośredni zamiennik. Badany jest również inny kierunek – wykorzystanie powłok zawierających grafenowe kropki kwantowe na tradycyjnych panelach fotowoltaicznych. Wstępne wyniki wskazują, że mogą one poprawiać ich wydajność, szczególnie w mniej korzystnych warunkach pogodowych. 

Zespół z Politechniki Łódzkiej opracował już niewielkie prototypy ogniw, które potwierdzają możliwość działania technologii. Kolejnym wyzwaniem jest zwiększenie ich powierzchni oraz sprawdzenie, jak będą funkcjonować podczas wieloletniej eksploatacji.

Zobacz też: Zmiana czasu z letniego na zimowy a fotowoltaika. Wpływ zmiany czasu na autokonsumpcję bez magazynu energii 

Źródła: PAP, Politechnika Łódzka

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.