Mała jeszcze popularność zastosowań fotowoltaiki we współczesnej architekturze wynika z wysokiej ceny, ograniczonej ilości barw oraz braku transparentności dostępnych powszechnie ogniw fotowoltaicznych. Z taką sytuacją mamy do czynienia w przypadku paneli zbudowanych w oparciu o ogniwa I generacji (np. krzemu monolub polikrystalicznego) i II generacji (np. krzemu amorficznego lub CiGs).
Odpowiedzią współczesnej technologii na wyeliminowanie powyższych wad są panele fotowoltaiczne zbudowane w oparciu o ogniwa III generacji (np. DSSC – tzw. barwnikowe lub perowskitowe). Takie panele, ze względu na dużo mniejsze zużycie energii wykorzystywanej do produkcji ogniw, a także walory estetyczne, tj. przezierność, czy możliwość doboru barw, z sukcesem zastąpią stosowane dziś rozwiązania. Naturalne jest dążenie do stworzenia szyby fotowoltaicznej, która wyglądem i ceną nie będzie odbiegała, od dobrych szyb obecnie stosowanych w budownictwie.
Konstrukcja ogniw DSSC oparta jest na budowie warstwowej, na którą składają się dwie transparentne płyty ze szkła TCO (ang. Transparent Conductive Oxide), umieszczone względem siebie równolegle i oddalone o około 60 μm. Na jednej z płyt naniesiona jest nanokrystaliczna warstwa ditlenku tytanu TiO2 pokrytego metaloorganicznym, światłoczułym barwnikiem (sensybilizator) – układ ten pełni w ogniwie funkcję fotoanody. Na powierzchni drugiej płyty szkła TCO znajduje się zwykle nanoplatyna stanowiąca warstwę katalityczną – układ ten jest katodą w ogniwie. Przestrzeń pomiędzy płytami wypełniona jest ciekłym elektrolitem. Odprowadzenie ładunków z wnętrza ogniwa odbywa się za pomocą srebrnych kontaktów.
Rys. 1. Moduły DSSC w rĻżnych wariantach kolorystycznych (źródło: http://www.emd-performance-materials.com)
Krytycznym problemem stojącym na drodze do komercjalizacji ogniw fotowoltaicznych III-generacji jest brak odpowiedniego enkapsulantu, jak również metody jego aplikacji. Do szybkiego prototypowania ogniw laboratoryjnych wykorzystuje się folie polimerowe typu jonomer, które nie znajdują zastosowania do uszczelniania ogniw o większych powierzchniach i pracujących w warunkach narażania na czynniki atmosferyczne. Materiałami uszczelniającymi, które potencjalnie mogą zapewnić długookresową, stabilną pracę ogniw DSSC są fryty szklane. Fryty należy dobrać pod względem składu tlenkowego oraz wielkości ziaren, które determinują ich właściwości termicznie, chemiczne, optyczne i mechaniczne.
(...)
Dawid Cycoń, Edyta Stanek, Jolanta Szlachta,
Sławomir Chrobak, Ludmiła Marszałek
ML System
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
Więcej informacji: Świat Szkła 12/2014