InnowacjeOZEPanele Fotowoltaiczne

Fotowoltaika nie musi kojarzyć się zawsze z czarnymi ciężkimi panelami PV. Nowoczesne projekty instalacji solarnych są cienkie, elastyczne, a czasem przezroczyste. Produkty fotowoltaiczne oparte o tandemowe ogniwa, transparentne panele, perowskity, wafle krzemowe i wiele innych dowodzą temu, ile firm inwestuje w energetykę odnawialną. Nowe technologie w OZE pełnią ważną rolę w transformacji energetycznej w Polsce, Europie i na świecie

  • Skandynawskie SunRoof podobnie do dachówek solarnych z Danii to alternatywa dla paneli fotowoltaicznych na dachach domów
  • Nad transparentnymi panelami PV pracują zarówno w Michigan, jak i na Litwie, gdzie sprzedawane są już projekty korzystające z przezroczystych koncentratorów słonecznych
  • Tandemowe ogniwa wykorzystują po części technologię polskich ogniw perowskitowych i tak są w stanie zmieniać kolor i nadawać elastyczność swoim produktom
  • Niemieckie wafle krzemowe mają za zadanie ułatwić i ograniczyć koszty wytwarzania paneli fotowoltaicznych jednocześnie usprawniając ich parametry

Zobacz też: Na rynku fotowoltaiki będzie więcej nowoczesnych modułów! Producenci ogniw PV otwierają nowe fabryki

SunRoof zmianiast paneli fotowoltaicznych na dachu

W Łodzi stworzono w Polsce pierwszy dach SunRoof. Wygląda on jak zwyczajny dach a jego 218 m2 powierzchni zostało pokryte specjalną dachówką, która w rok ma produkować 19 tys. kWh zielonej energii ze słońca.

Wybudowany po raz pierwszy w naszym kraju dom mający dach solarny SunRoof, może produkować przez cały rok około 19 MWh elektrycznej energii. To dużo więcej, niż zapewnić by mogła tradycyjna instalacja fotowoltaiczna, którą montuje się z pojedynczych paneli fotowoltaicznych. Zamiast tego możemy od razu dokonać montażu solarnego dachu, który poza tym, iż może zaopatrywać budynek w prąd, pełni funkcję dachowego pokrycia – izoluje oraz chroni budynek.

Oszczędności mogą sięgnąć nawet 16 tys. złotych rocznie. Zamiast montowania.

Parametry SunRoof
Źródło: sunroof

Odpowiada za to szwedzka firma SunRoof, która od 2019 uruchomiła na terenie Łodzi centrum R&D.

Co ciekawe, do tego typu instalacji, możliwe było uzyskanie dotacji z programu Mój Prąd, w którego ramach oferowano dofinansowanie w kwocie 5 tys. złotych.

Porównanie SunRoof ze zwykłym dachem oraz wyposażonym w tradycyjne panele PV
Źródło: sunroof

Podobną inicjatywą wykazała się duńska firma, która wypuściła na rynek solarne dachówki. To rozwiązanie ma posłużyć za alternatywne narzędzie do generacji energii ze światła słonecznego, w zastępstwie za tradycyjne panele fotowoltaiczne.

Duńskie dachówki PV mają wykorzystywać OZE na dachach nowo wznoszonych budynków. Ich zadaniem może być też zastąpienie części dachowej elewacji starszych domów, gdzie tradycyjne panele fotowoltaiczne z różnych powodów nie mogą zostać zainstalowane.

Zobacz też: Firmy tworzące najlepsze panele fotowoltaiczne w 2022. Nowa technologia produkcji modułów PV podnosi ich wydajność

Transparentne panele Litwinów i Amerykanów

Zespół inżynierów z uniwersytetu w Michigan, jakiś czas temu zaprezentował transparentny panel fotowoltaiczny. Bardzo model opracowała też litewska firma Solitek. Jest on częściowo przezroczysty i pozwala na montowanie go np. w szklarniach.

Transparentny panel fotowoltaiczny to przezroczysty koncentrator słoneczny. Nowa technologia wykorzystuje sole, które za zadanie mają pochłaniać niewidzialne długości fal światła podczerwonego oraz UV. Dzięki temu rozwiązaniu zbierają światło i skupiają je do krawędzi okien — bezpośrednio na cienkie paski z ogniwami PV.

System tego typu możne wytwarzać prąd wszędzie tam, gdzie się zamontowane jest szkło, czyli na większości powierzchni projektowanych w myśl nowego budownictwa.

Możliwość skorzystania z różnorakich dotacji unijnych dopłat do systemów opartych o OZE, sprawia, że większa liczba osób rozważa montaż paneli fotowoltaicznych, a w opcji transparentnej mogłyby one przysłużyć się jeszcze szerszemu gronu odbiorców, na dodatkowe sposoby.

Po lewej stronie widok zza przezroczystego panelu fotowoltaicznego w neutralnym kolorze
Po prawej widok zza bardziej wydajnego, zabarwiony na zielono panelu PV
Gerstacker Grove na Uniwersytecie Michigan

Przezroczysty panel nie zaburza wyglądu otaczającego krajobrazu. Zastosowanie tego projektu w rolnictwie, zapewnia transparentność, która ochrania rośliny przed palącym światłem, nie utrudniając jednak dostępu do potrzebnej ilości promieni. 

Także branża motoryzacyjna, a nawet i modowa może skorzystać na takim wzbogacaniu szkła o możliwość generowania energii. Wizualnie będzie ono bowiem zbliżone do lekko przyciemnianych szkieł okularów przeciwsłonecznych lub szyb samochodowych na tylnych siedzeniach i dachach.

Całkiem podobne, częściowo transparentne modele paneli zostały wykorzystane w projektach agrofotowoltaicznych. Już w 2015 roku na Malezii były one w stanie zintegrować produkcję energii z uprawą żywności. Autorem tego pomysłu była litewska firma Solitek.

Instalacja fotowoltaiczna typu szyba-szyba o mocy 1,5 MW nie tylko dzięki skupianiu promieni świetlnych, przyspieszyła tamtejszą uprawę papryki, a jednocześnie ograniczyła ich zapotrzebowanie na wodę.

Dzisiejsze szklarnie konsumują nawet do dziesięciu razy więcej energii niż szklarnie poprzedniej generacji. Budowa takiego typu obiektu staje się więc znacznie bardziej opłacalna także jeżeli prócz uprawiania roślin, chce się produkować zieloną energię.

Produktywność tych pomysłów ma sięgać nawet 500-600 kWh.

Warianty litewskich paneli transparentnych szkło-szkło
Źródło: Facebook firmy Solitek

Zobacz też: Jak słońce może zapewnić ochłodę w upalne dni? Połączenie fotowoltaiki z klimatyzacją to ekologiczne i ekonomiczne rozwiązanie

Tandemowe ogniwa PV łączą technologię perowskitów i klasykę

Tandemowe ogniwa fotowoltaiczne łączą w sobie dwa materiały — krzem oraz perowskity absorber. Ta synergia przyczynia się do znacznego zwiększenia wydajności przy wytwarzaniu energii ze słońca.

Wytworzenie takiego ogniwa polega na wykorzystaniu niskiej temperatury koniecznej do wyrobu przezroczystych warstw perowskitów, na które potem umieszczany jest przewodzący elektrony tlenek cyny. Tandemowe ogniwa mają być elastyczne, cienkie, lekkie i dążyć do przezroczystości.

O tym, jak wygląda kwestia perowskitów na tle innych generacji technologii fotowoltaicznej, pisaliśmy już wcześniej, ale gwoli ścisłości krótko przypomnimy, co to takiego. Perowskitowe ogniwa solarne to polski wynalazek, który umożliwił generowanie energii ze światła — nawet tego sztucznego — po wydrukowaniu ich na folii PET.

Perowskity to minerały, posiadające krystaliczną strukturę, bardzo dobrze absorbują one promienie słoneczne, a także sztuczne światło i do tego przewodzą prąd. Są 10-krotnie skuteczniejsze w dostarczaniu mocy z fotonów od tradycyjnych ogniw (tych np. z kalkulatorów). Ich sprawność jeszcze dwa lata temu osiągała nawet 30 proc.!

Nie dość, że są elastyczne, bardzo cienkie i leciutkie, to jeszcze mogą występować w innych kolorach, niż tylko czarnym bądź niebieskim, a nawet być całkiem przezroczyste. Saule Technologies — firma Olgi — ma zamiar wykorzystać je w najróżniejszych sferach życia codziennego. W tym momencie np. produkowane w fabryce we Wrocławiu są cenówki na e-papierze z panelami perowskitowymi i są udostępnione stacjom Orlen. Z kolei pierwsze większe pilotażowe projekty Saule Technologies można już znaleźć na fasadach budynków w Warszawie oraz Lublinie, dzięki współpracy marki z deweloperem Skanska.

Ogniwa tandemowe także wyróżnia większa sprawność, jednak ich produkcja jest droższa, przez co inwestycje w tę technologię są niszowe. Używa się ich w przemyśle kosmetycznym, lub soczewkach skupiających promienie słoneczne na tradycyjne panele fotowoltaiczne.

Tandemowa fotowoltaika to także krok naprzód jeśli chodzi o produkcję wodoru. Dzięki wysokiemu napięciu znacznie wspomagają elektrolizę.

Zobacz też: Słońce zasili kolejne obiekty sportowe. W Niemczech Freiburg i Berlin zakładają fotowoltaikę na swoich stadionach piłkarskich

Wafle krzemowe przybliżą produkcję ogniw solarnych

NexWafe opracowała własną metodę wytwarzania wafli krzemowych, będących elementem składowym ogniw PV. Niemiecka firma chce dzięki nim nie tylko umożliwić przemysłowi solarnemu redukcję kosztów produkcji, ale także przyczynić się do znaczącego obniżenia śladu węglowego.

Po tym jak chińskie koncerny zdominowały w ostatnich latach globalne dostawy modułów i ogniw PV, Niemcy wychodzą z inicjatywą zmiany tego stanu rzeczy. Nie tylko pozwoli to uniezależnić się od Chin i poprawić ich sposób tworzenia modułów, ale również i ograniczy emisję CO2 będącą efektem długiego transportu materiałów z innego kontynentu.

Płytki produkowane przez NexWafe mają osiągać sprawność na poziomie 23-34 proc., jak również być kompatybilne z nowymi technologiami ogniw, takimi jak TOPCon, HJT oraz IBC. Dzięki temu już za 2 lata, w 2024 roku, możliwe ma być podniesienie sprawności wytwarzanych ogniw do 26 proc., czyli o 2-3 pkt proc. powyżej obecnie wprowadzanych na rynek.

W dalszej perspektywie (czterech lat, do 2026 r.) Niemcy planują przekroczyć poziom sprawności 30 proc. sprawności ogniw. Pod koniec dekady zaś ma nastąpić fuzja ich technologii, z ogniwami tandemowymi SiGe, przez co ich sprawność ma przerosnąć 35 proc.

W trzech dotychczasowych dofinansowaniach NexWafe, firma pozyskała od inwestorów łączną sumę w wysokości 39 mln euro. Dzięki temu do 2024 roku przedsiębiorstwo ma osiągnąć zdolność produkcyjną ma poziomie 500 MW rocznie.

W ślad za NexWafe idzie indyjska grupa Reliance Industries Limited, która zapowiedziała już przeznaczenie ponad 10 mld dol. na budowę komponentów mających posłużyć tworzeniu instalacji generujących zieloną energię. W tym celu ma powstać ich własna linia produkcyjna wafli krzemowych bazujących na niemieckiej technologii.

Proces produkcyjny ultracienkich wafli krzemowych
Źródło: Nexwafe

Tego typu technologii będzie w przyszłości przybywać, a wymienione powyżej, to zapewne jedynie część samego początku zmian, jakie nadchodzą nieuchronnie do branży fotowoltaicznej. Cały świat stawia dziś na OZE, przez co wdrożenie do życia codziennego innowacyjnych, wydajniejszych, cieńszych lub w ogóle przezroczystych ogniw, czy też paneli to jedynie kwestia czasu. Niektóre startupy i ich pomysły niestety nigdy nie wyjdą poza obszar swojego najbliższego otoczenia, bo nie przebiją się przez tłum konkurencyjnych projektów.

Jednak ich zatrważająca liczba i przydatność niesie nadzieje na to, że chociaż części spośród nich będzie dane opuścić laboratoria, przejść pomyślnie wszystkie fazy prototypów i dotrzeć do rąk społeczeństwa, aby każdy z nas mógł korzystać z bezpiecznej dla środowiska zielonej energii słońca zgodnie ze swoimi potrzebami, wygodniej i na co dzień.