Danske forskere med til at sætte verdensrekord: Solcellevinduer kan gøre fremtidens bygninger til kraftværker

Forskere fra det EU-støttede CitySolar-projekt er klar med en ny teknologi, der kan forvandle almindelige vinduer til strømproducerende enheder uden at gå på kompromis med deres gennemsigtighed.

Med en effektivitet på 12,3% og en gennemsigtighed på 30% har holdet sat en verdensrekord for transparente solcelle-moduler. De gennemsigtige solceller fungerer ligesom forårsbøgens blade – de lader sollys passere, men høster samtidig energi fra solens stråler.

"Transparente solceller kan blive det næste store skridt inden for bygningsintegrerede energiløsninger," forklarer professor Morten Madsen fra Syddansk Universitet, der er en af nøgleforskerne bag projektet.

Teknologien udnytter bygningers eksisterende glasflader
Transparente solceller er yderst attraktive, da de løser en række grundlæggende problemer: De fungerer både som almindelige vinduer, der lukker lys ind, og samtidig producerer de elektricitet. Denne dobbeltfunktion betyder, at bygninger kan generere energi uden at ofre arkitektoniske kvaliteter.

”De store glasfacader, moderne kontorbygninger har, kan dermed udnyttes til energiproduktion uden at kræve ekstra plads eller særlige konstruktioner,” pointerer Morten Madsen.

Samtidig åbner teknologien op for, at energi produceres, hvor den bruges - I modsætning til fjerne solcelleparker producerer disse vinduer energi direkte hvor den forbruges, hvilket reducerer transmissionstab og behovet for omfattende ændringer i elnettet.

Problemet med modsatrettede kræfter løst
Indtil nu har problemet med gennemsigtige solceller været to modsatrettede kræfter: Effektivitet og gennemsigtighed. De gennemsigtige solcellevinduer har ikke været i stand til at absorbere nok energi til at generere tilstrækkelig elektricitet. Omvendt har de effektive vinduer ikke været gennemsigtige nok. Men det problem har CitySolar-projektet nu løst.

CitySolar-projektet har dermed potentiale til at forandre bygningssektoren, der står for omkring 40% af EU's energiforbrug.

"Vi bevæger os mod såkaldte næsten-nul eller nul-energibygninger, men med denne teknologi kan vi faktisk gå videre og skabe energiproducerende bygninger. Det er et enormt marked," forklarer Madsen.

Billig løsning
Teknologien, der kombinerer to typer solceller – perovskite og organiske solceller – udnytter forskellige dele af lysspektret. Perovskite-delen absorberer nær-ultraviolet lys, mens den organiske del absorberer nær-infrarødt lys, hvilket efterlader det synlige lysspektrum relativt uberørt.

Kombinationen af organiske solceller og perovskite har den fordel, at de to typer kan justeres til at absorbere forskellige bølgelængder af solens stråler, forklarer Madsen.

"Tandemsolcellen høster hovedsageligt energi fra solens infrarøde og ultraviolette stråler, men ikke det synlige lys, hvilket gør det muligt at sætte nye standarder for effektivitet i semi-transparente solcellevinduer."

Mineralet perovskit har vist sig ikke blot at være ultrabilligt, men også ekstremt effektivt, når det gælder om at omdanne solens stråler til elektricitet, også når det gælder den ultraviolette del af lysspektret. Også organiske solceller, der består af kulstofbaserede materialer i helt tynde plastiklag, er billige at fremstille.

"Der er dermed tale om en teknologi til en yderst fornuftig pris," siger Madsen, der dog understreger, at den kommercielle udfordring primært ligger i at balancere pris, æstetik og effektivitet.

Selvom der kræves yderligere investeringer for at bringe teknologien til et kommercielt niveau, mener Morten Madsen, at teknologien har en lys fremtid.

"Vi er i dialog med folk i branchen om det næste skridt. Vi kan opskalere det, vi har, men har brug for forretningspartnere. Og så er der stadig forskningsmæssig forbedringer, vi kan opnå – i den sammenhæng, så et det dog vigtigt at tilføje, at vi ved, hvor udfordringer ligger og har en klar ide om, hvordan vi overkommer dem," forklarer han.