От известно време насам, учени и предприемачи се опитват да направят слънчевите фотоволтаични панели достатъчно прозрачни, за да могат да се използват в прозорци и други видове остъкление на сград. От супер тънки силиций до перовскити, множество основи са били тествани за прозрачни слънчеви панели, но с малък търговски успех. Решението за този проблем с прозрачността е извън стандартната представа и структура за фотоволтаична клетка. Вместо това изследователите се обръщат към органични полупроводници.
Органичните полупроводници са атоми на въглерод и водород, които са естествени електрически изолатори без да има нужда от силиций, кадмий или олово. Органичните полупроводници произвеждат енергия или са „заредени“ когато са допирани с подходящи електроди или са изложени на слънчева светлина. Органичните светодиоди (OLED) са най-известните органични полупроводници и се срещат в последните модели телевизори. Органичните полупроводници могат да се разтварят като мастило и да се разпръскват тънко върху стъклената подложка, за да изглеждат много по-прозрачни от твърдата силициева клетка, което прави органичните фотоволтаични панели подходящи за соларни прозорци.
Тези системи не са големи генератори на енергия – Ubiquitous Energy оценява, че един прозрачен слой с фотоволтаично покритие на прозорец с размери 3 фута по 5 фута може да произведе до 200 ват-часа електроенергия на ден – но електрификацията на толкова използвания материал за строителство е истинска победа. С оглед на факта, че високите градски сгради имат малко място за традиционни слънчеви панели на покрива, но хиляди прозорци, някаква енергийна компенсация е по-добра от никаква.
NEXT Energy Technologies – пилотни инсталации 2023г.
В началото на 2023 година, компанията за външни спортни облекла Patagonia обяви, че е инсталирала слънчеви прозорци в своята корпоративна сграда във Вентура, Калифорния, допринасяйки за ангажимента на компанията към устойчивостта. Прозорците бяха изработени и инсталирани от Walters & Wolf, голяма търговска компания за прозорци, която работи в Западните Съединени американски щати и използва прозрачно фотоволтаично покритие от NEXT Energy Technologies. Покритието на NEXT беше интегрирано в 22 прозореца на южната фасада на кампуса на Patagonia, а енергията се използва за зареждане на телефони и други устройства в обществените пространства за служители.
„Хубавото при фотоволтаичните системи върху публични сгради е, че осигуряват енергия там, където и когато е необходима. С това се намалява натоварването на електрическата мрежа вместо да се увеличава“, каза Кори Хоувън, главен технологически директор на NEXT.
Тази инсталация на Patagonia е първият голям демонстрационен проект за NEXT, която се появи след изследвания в областта на органичните полупроводници в Университета на Калифорния, Санта Барбара. Хоувън каза, че компанията вижда най-голям потенциал на пазара на публични сгради. Работата с производители и монтажисти на прозорци като Walters & Wolf ще бъде ключът за въвеждане на прозрачните технологии за фотоволтаици в повече проекти.“
Технологията на NEXT се състои от прозрачно фотоволтаично покритие, отпечатано върху стъкло, което е затворено с второ парче стъкло и интегрирано в традиционна система за монтаж на прозорци. С помощта на органични полупроводници NEXT може да абсорбира повече инфрачервена енергия от традиционната слънчева, което означава, че за производството на енергия е нужно по-малко полупроводници, което позволява покритието да бъде прозрачно.
„Не осъзнавате, че клетките са там, те са практически невидими“, каза Хоувън. „Единствено на ръбове на стъклото има медни шини. Прозорците в публични сгради вече имат система за рамкиране, която е особено добра за удобно окабеляване. Можете лесно да свържете системата с инвертори и микроинвертори. Това е като нормална инсталация за соларна енергия, но разликата е в рамките на стъклата в които се случва окабеляването.“
По-новите осстъкления за сгради имат електрохромни свойства, така че монтьорите на прозорци вече са свикнали да свързват кабелите. Архитектите на публични сгради и производителите на прозорци са най-идеалните клиенти на NEXT за продукта си – соларни прозорци, но Хоувън казва, че в бъдеще може да има възможности да работят и с конвенционалните производители на соларни инсталации.
„В този пазар има много възможности. В момента работим само с остъкленията и всичко е сравнително интуитивно, но за в бъдеще идеята може да се развие още много, тъй като с подобни покрития могат да се покрият и целите фасади на сградите“, казва той.
Ubiquitous Energy – компанията започва масово производство от 2025г.
Още един стартъп, Ubiquitous Energy, започнал своята дейност преди 11 години в Масачузетския технологичен институт, когато изследователите проучваха начини да направят слънчевите панели по-леки и гъвкави. С разработките по спектърно инженерство и органични фотоволтаици, Ubiquitous разработи тънко покритие, което е напълно прозрачно и без цветен оттенък. Признавайки потенциала на слънчевите прозорци на пазара на търговски сгради, Ubiquitous скоро сключи договор за производство с водещ производител на дограми за жилищни сгради Andersen за своята патентована технология UE Power.
„Когато разгледате само пазара на прозорци, той е приблизително на половина за публични сгради и за частните домове. Ние наистина искахме тази технология да бъде използвана от всеки, да е навсякъде“, каза Вийрал Хардев, вицепрезидент по стратегия на Ubiquitous Energy.
Ubiquitous Energy произвежда слънчеви прозорци в своя R&D пилотен завод в Калифорния, където има и функциониращи соларни прозорци, инсталирани на външната фасада, които предоставят енергия за LED осветление. Техните соларни прозорци са инсталирани и в Мичиганския университет, в търговски обект в Боулдър, Колорадо, в NSG Pilkington стъклопроизводствен център в Охайо и в Азия. Като вече доказала своята ефективност технология, Хардев каза, че сътрудничеството с Andersen ще позволи на Ubiquitous да достигне до частни клиенти чрез призната марка за прозорци.
„Ние вярваме, че работейки в партньорство с подобни доказани компании, това вдъхва у клиентите ни увереност и „, каза той. „Следващата фаза ще бъде да предоставим лицензи на технологията на производители от цял свят. Вярваме, че това ще бъде най-бързият начин да се разпространи технологията в целия свят.“
Хардевн казва, че през годините са били представени много полупрозрачни продукти за фотоволтаична енергия, но продуктът на Ubiquitous Energy е точно „търсената прозрачност“, през която хората наистина искат да гледат.
„Искам да погледна и да не виждам никакви цветове или замъглявания. Искаме потребителят да я използва точно като прозорците, през които винаги е гледал. Дори няма нужда да знаете, че нашата технология е интегрирана там, но за сметка на това ви предоставя всички тези ползи“, каза той.
За жилищни сгради, енергията може да се използва за локални системи от типа смарт хоум, за захранване на осветления. В търговските сгради има повече прозорци, което прави по-логично да се подава тази енергия обратно в мрежата с цел генериране на печалба. Очевидно, UE Power прозорците няма да произвеждат толкова много енергия, колкото традиционните соларни панели на покрива на сградата, но заедно с тенденцията все повече правителства да задължават търговските сгради да генерират част от използваната си енергия чрез соларни източници, слънчевите прозорци ще бъдат сериозна алтернатива на познатите ни панели по покривите.
Ubiquitous Energy продължава да събира пари за стартиране на специализирана производствена линия. Хардев казва, че компанията се надява да започне работа по линията до края на тази година, като продуктът ще бъде наличен както за домашния, така и за комерсиалния пазар през втората половина на 2025 година.
„Наистина не сме изобретили или разработили никакви нови методи или процеси, които изискват създаването на ново оборудване. Използваме това, което индустрията за покрития на прозорци вече прави като част от ежедневната си работа“, казва той. „Нашата цел е да не нарушаваме целия процес, да не създаваме ненужни предизвикателства. Искаме това да бъде нещо, което хората могат лесно да използват, инсталират и интегрират.“
