地球温暖化よりも優先される問題は世界中に多くありません。カーボンフリーの未来は未来であり、 パリ協定 この目標に向けて大きな一歩が踏み出されました。この取り組みの大部分は、消費される化石燃料の量を減らし、これを風力、太陽、波、水などの再生可能なエネルギー源に変換することです。

これらのオプションの中で、太陽エネルギーは常に最も人気のある選択肢です。これは、現在、世界で最も信頼性が高く、一貫性のある「クリーン」エネルギー源であるためです。太陽エネルギーは時間の経過とともに利用可能になり、安価になりましたが、現在の太陽電池は不透明であるため、屋上やソーラーファームでの使用が制限されています。

太陽エネルギーから発電できるグレージングの一種であるBuildingIntegrated Photovoltaics(BIPV)という製品があり、窓、天窓、日よけに使用されています。ただし、透明ではないため、透明な太陽電池のような用途には適していません。同様に、ElonMuskも彼の製品を作成しました。ソーラールーフ」、そして屋根に配置されたソーラーパネルが必ずしも目障りである必要はないことを証明します。繰り返しになりますが、それらは特別に設計された屋根瓦であり、この技術には透明なソーラーパネルのような柔軟性がありません。

ソーラーパネル屋根
ソーラーパネルは通常、可能な限り多くの日光を浴びることができる家の屋根に制限されています。

これは、 実施された調査 韓国の仁川国立大学の電気工学科がやって来ました。キム・ジュンドン教授と彼の同僚は最近、彼らの最新の発明の概要を説明する研究を発表しました。完全に透明な太陽電池。このような技術の用途は事実上無限であり、ガラスを含むあらゆるものに再生可能エネルギーを統合する選択肢が広がります。建物、窓、さらには携帯電話の画面を考えてみてください。キム教授は、「透明な太陽電池のユニークな特徴は、人間の技術にさまざまな用途がある可能性がある」と述べました。

建設

透明な太陽電池の概念は、明らかになったまったく新しいアイデアではありませんが、この概念を実際に適用することは、大きな進歩です。現在の技術では、 半導体 太陽電池を不透明にします。これらは、光を集めて電流に変換するセルのコンポーネントです。

キム教授のチームは、2つの新しい半導体材料を調査しました。

二酸化チタン(TiO2) 太陽電池の製造にすでに大規模に使用されていたため、この分野ではすでによく知られている半導体材料でした。それは優れた電気的特性を持ち、無毒で環境に優しいです。この新しいプロジェクトの完璧な候補です。 TiO2は、UV光(人間の目には見えない光スペクトルの一部)を吸収し、光スペクトルの可視部分のほとんどを通過させます。

酸化ニッケル(NiO) 仁川大学校のチームが検討したもう1つの材料は半導体であり、その高い光透過性でも知られています。ニッケルは地球上で最も豊富な物質の1つであり、低温で簡単に処理できます。これにより、NiOは透明な太陽電池の製造に最適な候補になります。

新しい太陽電池の設計は、金属酸化物から構築されました 電極 そしてガラス基板、前述の2つの半導体のそれぞれは、薄い層(最初にTiO 2、次にNiO)で互いの上に置かれた。最後のステップは、太陽電池の2番目の電極として機能する銀ナノワイヤーで構造をコーティングすることでした。

未来の窓は、太陽のエネルギーを利用して、化石燃料への依存を減らすことができるでしょう。出典:Unsplash

テスト

次に、新しいデバイスのパフォーマンス、光を透過および吸収する能力、およびセルの効率と有効性を分析するために、いくつかのテストが実施されました。

結果は正しい方向へのもう一つの励みになるステップでした。セルは、現在のソーラーパネルの15%から22%の効率と比較して、2.1%の電力変換効率を示しました。これらのセルが光スペクトルの比較的小さなセクションをターゲットにしていると考えられる場合、これは新しいセルにとって良い数字です。これらの新しいセルが持っていたもう1つの重要な特性は、暗い場所で機能する能力でした。これは太陽電池にとって非常に重要です。効率的に機能するためには、太陽電池を太陽に満ちた気候に配置する必要があるというのが一般的な誤解です。また、セルは応答性が高く、可視光の57%が層を通過でき、やや透明な効果が得られることもわかりました。

テストの最終段階では、これらの太陽電池を使用して小型モーターに電力を供給する方法が示されました。キム教授は、この技術はまだ非常に新しいものですが、透過的なアプリケーション用にセルを最適化するために改善を行うことができると述べました。これがこのチームや他の多くのチームの目標になります。

同様のプロジェクト

世界中のさまざまな研究施設でテストされている他のいくつかのプロトタイプがあり、さまざまな結果が得られています。ミシガン大学のチームがカーボンベースのソーラーパネルを作成しました これにより、43.3%の光が通過しますが、8%の優れた効率が得られます。。これらのセルには、サングラスや車の窓に見られる色合いに似た、わずかに緑色の色合いがあります。彼らはまた、銀電極を備えたモデルをテストしました、 45.8%の透明性と10.8%の効率。ただし、これらはわずかに目立つ緑の色合いのため、ほとんどのアプリケーションには適していない可能性があります。

結論

窓に組み込まれた目に見えない太陽電池が現実になるかどうかは、時が経てばわかります。もしそうなら、太陽エネルギー産業は、世界をクリーンなエネルギー源に向けて推進する上で大きな飛躍を遂げるでしょう。

では、この新しいテクノロジーについてどう思いますか?以下のコメントで、これらの未来的なソーラーパネルについてのあなたの考えを聞いてみたいです!