Тъй като летните температури в японския град Осака се покачват до 38 градуса по Целзий, служителите на Експо 2025 се борят с жегата с жилетки, захранвани от слънцето.

Разработени от компанията Toyoda Gosei от Toyota Group, в сътрудничество със стартъпа за слънчеви клетки Enecoat Technologies и производителя на текстил Seiren, жилетките са снабдени с ултратънки, гъвкави слънчеви панели, които тежат по-малко от четири грама всеки - по-леки от един лист хартия - и вентилатори на врата, за да поддържат прохлада за носещия ги.

Тези слънчеви „филми“ не са като силициевите панели, инсталиращи се по покриви или в соларни ферми, които представляват 98% от пазара на слънчева енергия днес. Вместо това те са направени от перовскити - семейство кристали, които споделят една и съща характерна структура.

Перовскитните слънчеви клетки са по-леки, по-евтини за производство и могат да бъдат настроени да абсорбират по-широк спектър от светлина, включително видима и близка инфрачервена светлина.

Те могат дори да се зареждат „на сянка при дъждовно и облачно време“, казва Шиничиро Фуки, директор на екипа на Toyoda Gosei, който стои зад жилетката.

В лабораторията слънчевото фолио на Enecoat е постигнало ефективност от 21.2%, което означава, че около една пета от слънчевата енергия се преобразува в електричество. Сега то се тества в реални условия на изложението.

Екипът събира ежедневно данни за това как то реагира на различни климатични условия, като слънчева радиация и температура, както и за производителността на мобилната батерия, към която се свързва, която се очаква да се зареди напълно за пет до десет часа.

Според Фуки, проектът е „първата в света инициатива“ за интегриране на перовскитни слънчеви клетки в носими устройства.

„Надяваме се, че хората, които работят в среда, в която не могат лесно да получат енергия без слънчева енергия, ще я използват и носят“.

Toyoda Gosei
Toyoda Gosei

Слънчева енергия при слаба светлина

Перовскитите могат да се намерят в природата или да се произвеждат в лаборатория, а използването им в слънчеви клетки е демонстрирано за първи път през 2009 г. от изследователи в Япония.

В лабораторни условия те са постигнали ефективност на преобразуване на енергия от над 26% - приблизително същата като най-добре представящите се силициеви слънчеви панели днес, които почти са достигнали границата си на ефективност.

Едно от най-големите предимства на перовскитите е способността им да „генерират енергия на закрито или в среда със слаба светлина“, казва Тамоцу Хориучи, главен технологичен директор в Enecoat Technologies.

„Когато са на закрито, вместо слънчева светлина, светлината на светодиоди, флуоресцентни лампи или подобни светлини ще се използва за производство на енергия“, казва Хориучи.

И тъй като те са по-гъвкави и леки от силициевите панели, „можем да инсталираме слънчеви панели дори на места, където това е било невъзможно преди“, добавя той - като например покриви, които не могат да поддържат силициеви слънчеви панели, понякога тежащи до около 23 килограма.

Жилетките не са единствената демонстрация на перовскити на Експото: полската компания Saule Technologies е разположила извити слънчеви клетки в „умни стълбове“, които захранват улично осветление, охранителни камери, цифрови табели и безжично зареждане, а японската Sekisui Chemical демонстрира своя слънчев филм с дебелина един милиметър на покрива на автогарата на събитието.

В павилиона на Panasonic Group перовскитните слънчеви клетки, поставени между слоеве стъкло, за да осигурят допълнителна издръжливост, са трансформирани в артистична фасада, за да покажат естетическия потенциал на технологията.

„Сегашните (силиконови) слънчеви панели са трудни за инсталиране в нашето жизнено пространство“, казва Йошитеру Хара, технически директор на павилиона на Panasonic на Експо 2025.

Мощни, но краткотрайни

Япония инвестира сериозно в перовскитна технология, за да постигне амбициозните си цели за генериране на 20 гигавата слънчева енергия до 2040 г. - еквивалентната мощност, произвеждана от около 20 типични атомни електроцентрали.

Страната е вторият по големина производител на йод в света - ключова съставка в перовскитите, а планинският й терен ограничава потенциалното развитие на традиционните слънчеви паркове, които изискват огромни количества равнинна земя.

Въпреки предимствата обаче, перовскитите се разграждат по-бързо от силиция, когато са изложени на топлина, влага или UV лъчи, губейки ефективност след няколко години, месеци или дори седмици.

„В момента всички работят върху стабилността: това е единственото нещо, което липсва на перовскитите и все още нямат, в сравнение със силиция“, казва д-р Хашини Перера, докторант в Института за напреднали технологии към Университета в Съри, където изучава перовскитите.

Изследователите проучват различни начини да направят перовскитите по-издръжливи, като добавяне на „стабилизиращи агенти“ или обвиване на филма в защитни слоеве, като например стъкло, казва Перера, чиито скорошни изследвания откриха метод, който може да увеличи живота на материала десетократно.

Друго предизвикателство на перовскитите е, че те съдържат олово, което е токсично. Проучванията показват, че ако бъдат повредени, това може да представлява риск за околната среда, но Перера казва, че потенциалът за изтичане на олово е много нисък, особено при надеждни методи за капсулиране.

Въпреки че слънчевите клетки, използващи само перовскит, все още имат дълъг път до комерсиализация, те вече подобряват съществуващите панели: миналата година Oxford PV - компания на Оксфордския университет, пусна първите търговски тандемни панели от перовскит върху силиций в САЩ, доставяйки до 20% повече енергия от самостоятелните силициеви клетки.

„Това е огромна крачка напред за перовскитите“, казва Перера.

Способността на перовскита да донесе производството на енергия в градските райони, по-близо до мястото, където се използва, също ще направи бъдещите градове по-ефективни, казва Хориучи, главен технологичен директор в Enecoat.

„По-ефективно е да се използва генерираното там електричество, за да се захранва самата сграда“, казва Хориучи, добавяйки:

„Същото важи и за дрехите. Мисля, че най-добрият начин да се използва е на смарт часовник или смартфон, така че би било добре да се разработи по този начин.“

Новините на Darik Business Review във Facebook , Instagram , LinkedIn и Twitter !