SOLARNE BOJE: Zamislite da svoju kuću obojite solarnom energijom

Solarna boja je tekućina sa fotonaponskim (PV) svojstvima koja joj omogućuje da apsorbira sunčevu svjetlost i pretvori je u električnu energiju.

Obojite je na komad stakla ili drugu površinu na koju je spojen strujni krug i imate vlastite solarne ćelije. Njezina glavna vrlina je svestranost.

Kako djeluje solarna boja

Solarna boja koristi perovskit, obećavajući kristalni mineralni spoj koji može sakupljati svjetlost. Jeftine za proizvodnju i učinkovite poput silicijskih ćelija u hvatanju sunčeve energije, perovskitne solarne ćelije vodeća su tehnologija koja zamjenjuje ili se natječe s kristalnim silicijskim solarnim ćelijama.

Jedan trenutni nedostatak im je nedostatak dugovječnosti u usporedbi s PV-om na bazi silicija, što je predmet mnogo aktivnih istraživanja.

Solarna boja od perovskita može se lakše integrirati u građevinske površine (jedan od vodećih izvora emisije stakleničkih plinova), prozorsko staklo (smanjujući potrebu za klimatizacijom), krovove, vozila ili doista praktički bilo koju vrstu površine. Nanošenje sloja prozirnog mazivog materijala na vrh solarne boje također može proizvesti električnu vodljivost 10 puta veću od same solarne boje.

Ostali oblici solarne boje uključuju:

• inovativnu tehnologiju koja apsorbira vodenu paru i koristi je za stvaranje vodika, što zgradama može omogućiti da proizvode vlastito gorivo za grijanje;
• “kvantne točke” koje koriste nanokristale (u osnovi, sitne staklene perle) i kvantnu mehaniku za poboljšavanje sposobnosti običnih solarnih ćelija da proizvode električnu struju do 20%;
• boje na bazi silikona koje se koriste u koncentriranim solarnim elektranama za povećanje apsorpcije sunčeve energije.

Prednosti za okoliš

Jedna od ekoloških prednosti solarne boje je brzina kojom se može proizvesti i nanijeti. Proizvođačima je već teško držati korak sa sve većom potražnjom za solarnim panelima, a očekuje se da će ta potražnja rasti, jer cijena solarne energije (sada najjeftinija na planeti) nastavlja padati, a vlade prelaze na izvore energije prilagođenije klimi.

Solarna boja može se nanositi na isti način na koji radi stroj za kopiranje ili tiskara. Tinta se nanosi na fleksibilni stakleni list koji prolazi kroz prešu.

Ovaj proizvodni proces zahtijeva manje materijala, a također je i mnogo manje energetski intenzivan, što znači veći EROI (povrat energije na uloženu energiju), a time i manje emisije u proizvodnji solarnih ćelija.

Solarne boje mogu i hladiti

No, solarne boje ne moraju pretvarati sunčevu svjetlost u električnu energiju kako bi se smanjile emisije stakleničkih plinova. Klimatizacija predstavlja 17% potrošnje električne energije u Sjedinjenim Državama i vjerojatno će se povećati s porastom globalnih temperatura.

Boje izrađene sa svojstvima “pasivnog radijacijskog hlađenja” mogu „proliti“ sunčevu svjetlost i smanjiti površinske temperature krovova i vanjskih zidova zgrada za 43 stupnja F.

To bi moglo omogućiti zgradama da smanje troškove hlađenja do 15%. Na taj način daju važan doprinos smanjenju emisije ugljika.

Ima i problema. Naravno…

Solarne boje na bazi perovskita suočavaju se sa svojim izazovima, uključujući i činjenicu da koriste apsorber na bazi olova, koji može biti opasan ako se pusti u okoliš.

Iako je količina olova koja se koristi mala, udvostručuje učinkovitost solarnih ćelija iz perovskita, pa je do danas najbolje rješenje stvoriti prepreke za sprječavanje curenja olova.

Jedno rješenje, koje upija olovo ako se solarne ćelije pokvare, učinkovito je samo 96%, dok ljudski organizam ima nultu toleranciju na olovo. Ako solarna boja od perovskita postane široko rasprostranjena, prijetnja olovom će ostati. I treba je riješiti.

Novija metoda, koja uključuje korištenje fosfatnih soli kako bi se spriječio ulazak olova u okoliš, čini se više obećavajućom. Također se istražuju alternative olovu.

Hoće li solarna boja biti široko dostupna? I kada?

Solarne boje još uvijek nisu dostupne na tržištu, ali njihov razvoj prati putanju mnogih napredaka solarne tehnologije od 1970 -ih.

Prvo, vladini laboratoriji i sveučilišta podržavaju temeljna istraživanja. Zatim početno skupe nove tehnologije na tržište iznose startupi, s više promašaja nego pogodaka. Nakon toga, uspješna verzija tehnologije (treba li je razvijati) stječe uporište u postojećoj industriji.

Povećana učinkovitost potiče prodaju, a kako prodaja i proizvodnja rastu, cijene padaju. Sve dok nova tehnologija ne poremeti cijelu industriju i postane dominantni igrač na tržištu.

Utrku za iznošenje solarnih boja na tržište podržava više od desetljeća istraživanja znanstvenika sa sveučilišta u cijelom svijetu i, što je najvažnije, u Nacionalnom laboratoriju za obnovljivu energiju (NREL) američkog Ministarstva energetike.

Godine 2019. Google je podnio prijavu patenta za solarnu boju, pruzročivši šire zanimanje velikih proizvođača za tehnologiju. No većinu istraživanja i razvoja proveli su startupi koji žele biti prvi na tržištu.

Hoće li solarna boja slijediti isti put kao i sama solarna fotonaponska baterija, ostaje da se vidi. No moglo bi se dogoditi da ćete sljedeći put kad budete mogli bojati svoju kuću, svjetla možda upalite bojom koju odaberete.