A napelemtáblák cellái aránylag jó hatásfokkal alakítják a napenergiát elektromos energiává, de sok a probléma velük, így más megoldás után kellett nézni.

Egyrészt költségesek, vagy gyenge minőségűek és rövid élettartamúak, másrészt nagy felületre van szükség a megfelelő mennyiségű villamos energia kinyeréséhez. Ugyanakkor nem süt mindig nap, s ilyenkor nem állítanak elő áramot, tehát tárolni kell a korábban megtermelt áramot a napmentes időszakra, s ehhez akkumulátorokra van szükség, Az akkumulátorokkal a tárolási problémán túl még egy gond van, ugyanis nem környezet kímélőek.

A "B" verzió
Az egyik ilyen találmány az átlátszó, vagy épp színezett napelem, mely valójában inkább napüveg, s ebből adódóan, ugyanúgy felhasználható, mint a normál üveg, vagyis ablak, korlát üvegeként is alkalmazható.

Több cég, és kutató központ is foglalkozik a fejlesztéssel, néhány ezek közül: Sharp, a Massachussetts-i Műszaki Intézet (MIT), az UCLA, a queenslandi Műszaki Egyetem, EnSol nevű norvég cég, a Leicester Egyetem fizikai tanszéke, a Taipei International Week of Optoelectronics, (Chin Hua Solar Glass).

Egymástól függetlenül, de azonos elképzeléseken dolgoznak. Amennyiben terveik megvalósulnak, a tetőn elhelyezett napelemek és napkollektorok szerepét átvehetik az ablaküvegek. Ehhez azt a technikai nehézséget kell megoldani, hogy a napelem átlátszó legyen, s a mostani ablaküvegekre fel lehessen vinni. Így az ablak a szokásos szerepének eleget téve a napfényt is beengedi a lakásba, s az üvegeket sem kell elcserélni. A kutatók igen bizakodóak, s úgy gondolják mindössze pár évre vannak a széles körben alkalmazható megoldástól.

A cél a felület, a hatékonyság, az élettartam növelése, s mindez úgy, hogy esztétikailag is megfelelőbb kivitelű legyen.

Néhány fejlesztés, úgynevezett energiatermelő ablak, napüveg már eljutott az ipari méretekben történő gyártásig. De még további fejlesztésre van szükség az energia előállítás, és a költséghatékonyság növelésére.

A Sharp megtervezte és legyártotta a fényáttetsző napelemét
Az még kétséges, hogy ezzel kiváltható lesz-e a tetőre szerelhető hagyományos napelem, de mivel napelemei ablakként, vagy a terasz-, függőfolyosó korlátjaként is beépíthetőek, az már biztos, hogy az áramtermelő felület megsokszorozható ily módon.

Japánban már bemutatták a nagyközönségnek a sötét felületű, fényáteresztő napelemet. Kivitelük lehetővé teszi, hogy ezentúl ne csak a tetőn történhessen háztartási áramtermelés. A panelek alapanyaga üveg, a különleges cellák erre a hagyományos felületre kerülnek fel.

Egy elem 137 cm széles és 97,5 cm magas, vastagsága még egy centi sincs! Ablakkeretbe építve jól hőszigetel, így a fűtési, hűtési költségeket is csökkenti a gyártó ígérete szerint. 

Az összes napenergiának mintegy 6,8 százalékát hasznosítja, maximális teljesítménye panelenként 95 watt. Ez viszonylag szerény ahhoz képest, amit a hagyományos napelemek tudnak, de a gyártó cég bízik abban, hogy versenytárs híján sokan érdeklődnek majd az áttetsző napelemek iránt.

Több fényt, több energiát
A Massachussetts-i Műszaki Intézet (MIT) legújabb fejlesztése is napelemes cellák helyett a házak ablakait használja napenergia termelésre. A kísérleti szakasz után most már a megvalósítás küszöbén áll az újdonság.

A 2008 óta fejlesztés alatt álló rendszer mára beérett: Marc Baldo professzor és csapata, ahelyett, hogy jobb napelemes cellák építését kutatta volna, azon gondolkodott, hogyan lehetne több fényt nyerni abból, ami már rendelkezésre áll.

Az intézet kutatói létrehoztak egy szerves anyagból álló átlátszó festéket, amely az ablakokra felhordva képes katalizálni a fényt és integrálni azt a táblák belsejébe. Az üveg egy olyan nagy optikai rostlemez funkcióját tölti be, ami a fényt kifelé vezeti, és energiává alakítja a keret mentén sorakozó napelemes cellákon keresztül. Az intézet közleménye szerint nem állnak messze attól, hogy minden ház minden ablaka az elektromosság forrásává váljon.

A mai tisztaságú ablaküvegek és a festékkeverék alkalmas megválasztásával a korábban tapasztalt energiaveszteség már nagymértékben lecsökkenthető. A festékréteg minimális mértékben csökkenti az átlátszóságot, viszont csapdába ejti a napsugarakat. A festék olyan anyagok keveréke, amelyek jó hatásfokkal elnyelik a napenergiát, és lényegesen más hullámhosszon az ablaküveg belsejébe sugározzák vissza. Az eltérő hullámhossz miatt a fotonok a belső felületekről visszaverődnek, s benn rekednek az üveg belsejében, ahol a az ablak széleire rögzített napelem-cellák befogják őket, s elektromos energiává alakítják.

Az ausztrál kutatók is ugyanezen az úton járnak. Az általuk kikísérletezett festékanyagról egyelőre annyit tudni, hogy a fényelnyelés felerősítésére titán-dioxidot kevernek hozzá. Az ablaküveg ettől rózsaszín megjelenésű lesz, ami kedvezőbb, mint a korábbi eredmények.

Az UCLA sem tétlenkedik
A modern épületek hatalmas üvegfelületekkel rendelkeznek. Mennyivel egyszerűbb lenne ezeket a felületeket is áramtermelésre bírni. Nos, az UCLA csapata pont egy ilyen találmányon dolgozik. Az általuk kifejlesztett új, átlátszó napelem képes energiát termelni, miközben átengedi a látható fényt. Áramtermelő ablakuk, újfajta polimer napelem, mely elsősorban az infravörös fényt nyeli el, a szem számára látható sugarak 70%-át pedig átengedi, tehát a gyakorlatban úgy néz ki, mint egy hagyományos ablak. Ezzel megteremti az egyensúlyt az energiatermelés és az átlátszóság között.

Az eljárás egyaránt használható hordozható eszközökben valamint épületekben és az okos ablakok generációját indíthatja útjára. Az új anyag a műanyagokhoz hasonló, könnyű és rugalmas, de ami még ennél is fontosabb: nagy mennyiségben és olcsón gyártható.

Dyesol
A queenslandi Műszaki Egyetem kutatói is nemrég jelentették be, hogy előállították a Dyesol-t,(DSC) vagyis egy olyan innovatív napelemet, aminek segítségével az ablakok képesek lesznek energiát előállítani. Ezek a festékkel bevont napelemek jelentősen csökkenthetnék a házak költségeit, sőt plusz energia termelésére is képesek lennének. ADSC egy harmadik generációs fényintenzitás hatására elektromosságot termelő rendszer, mely a mesterséges fotoszintézis elvén alapszik. A rendszert üveg vagy fém felületen lehet a legjobban alkalmazni. A nanotechnológia bevetésével létrehozott réteg a sima felületeken egyszerűen kialakítható. A végeredmény egy napenergia hasznosításra alkalmas nagy egybefüggő felszín, mely felhős, ködös körülmények között is képes ellátni feladatát. Könnyen alkalmazható függőleges felületeken is, sőt félárnyékos körülmények között is.

Ezeknek a festett napelemeknek az előnye, hogy olcsóbbak, mint a szilíciumot tartalmazó napelemek, mivel itt nincs szükség a drága alapanyagra. Ráadásul hatékonyabban tudják felhasználni a napsugárzást, még akkor is, ha árnyékban vannak.
Dyesol estében a mesterséges fotoszintézisként működik a technológia, ahol festék elnyeli a napfényt így termel villamos energiát. A titán-dioxid és a ruténium festék elektrolitként funkcionál, amely szendvicsszerűen kerül az üvegre, Amikor a festéket fény éri, a titán-dioxid elektrolit ezt elnyelve gerjeszt elektromos áramot.

Ezt az új találmányt különösen a felhőkarcolók esetében lehet nagyon jól kihasználni, ahol a faltól falig ablakok csökkentik a fűtésszámlát. Jelenleg rózsaszín, kék, zöld, szürke árnyalatú festékkel kísérleteznek a kutatók, akik szerint néhány éven belül a boltokba kerülhet az új találmány.

A norvégok is hasonló megoldásban gondolkodnak

Az EnSol nevű norvég cég áttörő, új filmtechnológiai eljárással készült napelemeket fejlesztett ki, melyek a tervek szerint öt év múlva kerülhetnek gyártásba.

Az eljárással az áramtermelő film akár az ablakra is felvihető. Az Ensol jelenleg a Leicester Egyetem fizikai tanszékének kutatóival azon dolgozik, hogy kifejlessze a napelemek egy egészen új generációját, melyben magát a napelemet filmként lehet felvinni a felületekre, például épületekre, vagy ablakokra, melyek az áramtermelő bevonattal nagy mennyiségű villamos energiát lennének képesek termelni

Az új eljárásban a nanorészecskék játsszák a főszerepet, melyeket a Leicester Egyetemen állítottak elő, az első prototípusokkal már elkészültek. A szilícium alapú napelemekkel ellentétben az új bevonat áttetsző, így gond nélkül felhordható épületekre, ablakokra, melyek így generátorokká válhatnak. Ráadásul az új módszer jóval olcsóbb a ma elterjedt paneles napelemeknél.

A bevonat 10 nm átmérőjű fém nanorészecskékből áll, melyeket áttetsző kompozit anyagba ágyaztak. A bevonatos napelem nem csak olcsóbb és könnyebben alkalmazható, de hatékonyabb is, a fejlesztő cég szerint akár 20 százalékkal növelhető a hatásfok. A kutatók jelenleg az első prototípusok kifejlesztésén dolgoznak, az első áramtermelő bevonatok a tervek szerint 2016-ra kerülhetnek forgalomba.

A Chin Hua napüveg
A Chin Hua napüveg, kínai innováció, a Taipei International Week of Optoelectronics terméke.

Egy új variánsuk azonban első ránézésre egy kissé homályos – vagy akár teljesen átlátszatlan – üveg. A nemrég bemutatott, kisméretű prototípus is már képes 2W szolgáltatására. Így hát a Chin Hua napüveg akár egy pici asztali ventilátort is elláthat.

A technológia előnye, hogy válaszható az üveg átlátszósága. Amennyiben olyan helyre raknánk, ahol elég egy kevéske áttörő fény, oda tehetünk sötétebbet, a szokványos üvegek helyére pedig majdnem teljesen átlátszót. Persze a kettő közül az utóbbi jóval kevesebb energiát fog termelni, és az előbbi sem veszi fel jelenleg a versenyt egy hagyományos, feketés-barna napelemmel.

Ez a szolár üveg elektromos autókba beépítve segíthet az autók villamos energia előállításában.

Forrás:  szrterra.wordpress.com