Встроенные в окна солнечные батареи могут быть использованы для производства почти половины электроэнергии, необходимой для высотных зданий. При этом помещения будут защищены от перегрева, а интерьер - от выгорания на солнце. Мы уже могли бы жить в Эстонии будущего, где в каждом доме есть такие замечательные окна.

Я занимаюсь разработкой таких солнечных батарей в научной лаборатории химических пленочных технологий Таллиннского технологического университета с 2017 года, работая докторантом-младшим научным сотрудником. В рамках этого проекта мы разрабатываем тонированные стекла-солнечные батареи из экологически чистых материалов, мы достигли эффективности преобразования света в электричество 5,5%. Такое стекло пропускает четверть от общего количества поступающего света.

Прелесть созданного нами решения заключается в простоте технологии изготовления. А именно, инновационные оконные стекла изготавливаются с помощью простой и экономичной технологии спрей-пиролиза. Энергоэффективность распылительного пиролиза обеспечивается относительно низкими с точки зрения солнечной энергетики рабочими температурами - ниже 450°C и быстрым темпом процесса.

Многослойную структуру мы создавали поэтапно, начиная с нанесения слоя оксида металла, который требует максимальной температуры. Затем мы наносили слои, которые требовали все более низких температур. Наконец, мы сделали самую важную часть - светопоглощающий слой сульфида металла, который покрыли прозрачным электропроводящим контактным материалом.

Стоит помнить, что чем более эффективна солнечная панель, тем меньше света будет пропускать окно. Электричество вырабатывается только за счет поглощенного света. Известно, что человеческий глаз может видеть сквозь окно, если его прозрачность составляет не менее 20%. Таким образом, в случае с производящими электроэнергию окнами, необходимо найти компромисс между прозрачностью и эффективностью преобразования света в электричество.

Дальнейшие исследования будут направлены на повышение эффективности солнечных панелей. Мы поставили цель, чтобы уже в следующем десятилетие в зданиях можно было устанавливать окна, которые производят значительную часть электроэнергии, потребляемой в доме. В связи с растущей урбанизацией прозрачные солнечные окна могут внести значительный вклад в достижение европейских и глобальных целей в области возобновляемых источников энергии.

Статья опубликована в рамках конкурса "Наука за 3 минуты", организованного Эстонской академией наук, финал которого состоится 5 февраля.