Bardziej ekologiczne budynki dzięki przezroczystym organicznym ogniwom słonecznym
Technologia OPV oferuje możliwość tworzenia półprzeźroczystych, bezbarwnych ogniw zapewniających czysty i niezakłócony obraz podczas patrzenia przez urządzenie. Tego typu system można zintegrować z fasadą budynku, co umożliwia zastosowanie jednostek produkcji energii elektrycznej w obszarach miejskich. Większość instalacji fotowoltaicznych w budynkach składa się obecnie z modułów z nieprzezroczystymi ogniwami instalowanych na dachu, w nieprzezroczystych powierzchniach elewacyjnych lub wbudowanych w szklane elewacje, co tworzy cienie i zakłóca widoczność. Zastosowanie przezroczystych ogniw fotowoltaicznych umożliwi znaczne zwiększenie powierzchni wytwarzającej energię elektryczną w konstrukcji budynków, zapewniając jednocześnie przejrzystość i niezakłóconą widoczność. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu SOLPROCEL (Solution processed high performance transparent organic photovoltaic cells) partnerzy z czterech krajów połączyli swoje doświadczenia i stworzyli trzy ogniwa OPV zintegrowane z budynkiem, charakteryzujące się wysoką wydajnością, przejrzystością i stabilnością. Ogniwa te powstały wyłącznie w procesach wykorzystujących roztwory (ang. solution-processing). Projekt poświęcony był opracowaniu nowych nanomateriałów i materiałów organicznych potrzebnych do uzyskania wysokowydajnych półprzezroczystych ogniw słonecznych przy użyciu preparatów, które można przetworzyć przy wykorzystaniu roztworów. Materiały te posłużyły do uzyskania stabilnych urządzeń zwiększających efektywność półprzezroczystych ogniw OPV z 5,6 do 7%. Partnerzy projektu dokonali syntezy nowych, usieciowanych polimerów o strukturze donor-akceptor, aby zwiększyć przechwytywanie światła w obszarze podczerwonym i zapewnić długoterminową stabilność termiczną komórek. Kolejną częścią projektu było opracowanie materiałów dla pozostałych części ogniwa słonecznego, które nie są związane z aktywnymi komponentami ogniwa. Korzystając z preparatów nadających się do przetworzenia przy wykorzystaniu roztworów, naukowcy zsyntetyzowali materiały elektrodowe na bazie nanodrutów srebra, półprzewodnikowe warstwy transportujące na bazie nowych tuszów zawierających nanocząstki tlenków metali i warstwy buforowe na bazie materiałów organiczno-nieorganicznych. Skupiono się również na określeniu głównych mechanizmów awarii w przypadku tego typu półprzezroczystych organicznych ogniw słonecznych i stworzeniu konfiguracji ogniw umożliwiających produkcję bardziej stabilnych urządzeń. Naukowcy wykazali, że właściwe filtrowanie w połączeniu z nową procedurą stabilizującą nanomorfologię mieszanki, może wyeliminować szkodliwy wpływ światła ultrafioletowego. W przypadku urządzeń nieprzezroczystych ustawionych poziomo w kierunku nieba, oczekiwany okres trwałości przekroczył siedem lat. W przypadku ogniw zorientowanych pionowo, takich jak ogniwa wbudowane w fasady i okna budynków, żywotność może przekroczyć 10 lat. Projekt SOLPROCEL znacząco przyczynił się do ulepszenia półprzezroczystych elementów fotowoltaicznych, dzięki czemu budynki mogą wytwarzać energię elektryczną za pomocą półprzezroczystych modułów słonecznych.
