В Испании разработали «двумерные» солнечные панели — идеальные для фасадов зданий

Испанские исследователи из группы SyNC Института солнечной энергии Политехнического университета Мадрида (UPM) разработали прототипы ультратонких солнечных элементов на основе двумерных материалов. В серии экспериментов были проработаны технологии и материалы для коммерчески выгодного производства таких панелей. Моделирование показало, что покрытие такими панелями типичного небоскрёба в Мадриде на 30 % покроет потребности здания в электроэнергии.

Используя технологию «hot-pick-up» (сухого переноса и комбинации материалов для создания ван-дер-ваальсовых гетероструктур), учёные смогли создавать высокоэффективные двумерные структуры, которые по толщине практически лишены третьего измерения, но при этом сохраняют способность эффективно поглощать солнечный свет. Сборки для экспериментов учёные получали путём подбора, сборки и осаждения фрагментов 2D-материалов в прозрачные «пузыри», что позволяло формировать тонко настраиваемые конфигурации для достижения оптимального захвата энергии фотонов.

Основные преимущества новых солнечных элементов — это их экстремальная тонкость, полупрозрачность, малый вес, высокая гибкость и потенциально низкая себестоимость производства. Благодаря этим свойствам элементы можно наносить практически на любую поверхность, включая фасады зданий, не нарушая поступления естественного света внутрь помещений. Моделирование, проведённое исследователями, показало, что покрытие фасада типичного мадридского небоскрёба такими полупрозрачными элементами способно обеспечить до 30 % энергетических потребностей здания.

Предложенные солнечные панели ориентированы в первую очередь на интеграцию в здания. Полупрозрачные солнечные панели позволяют генерировать электроэнергию, сохраняя эстетику архитектуры и комфорт естественного освещения в интерьерах. Лёгкость и гибкость делают их особенно перспективными для применения на высотных зданиях, где установка традиционных тяжёлых панелей затруднена.

Исследователи подчёркивают, что масштабирование производства возможно за счёт методов напыления и осаждения из растворов на большие площади, что существенно снизит затраты и откроет путь к коммерциализации технологии. По мнению команды UPM, такие ультратонкие солнечные элементы относятся к числу наиболее перспективных решений для встроенной солнечной энергетики в городской среде, способствуя переходу к энергоэффективным и эстетически привлекательным зданиям будущего.