Традиционните фотоволтаични панели скоро ще срещнат силна конкуренция от такива, които са хем гъвкави, хем разноцветни (снимка: CC0 Public Domain)
Гъвкави и същевременно цветни фотоволтаични клетки могат да се превърнат в често срещано решение за добиване на слънчева енергия. Традиционно черни, CIGS фотоволтаиците вече се разработват в различни нюанси с ефективност, съпоставима с тази на класическите си „братовчеди“.
Френската Solarcloth тества и сравни три цветни фотоволтаични клетки, изработени от медно-индиево-галиев селенид (CIGS): интерферентни листове MorphoColor от немския институт Fraunhofer, интерферентни капсуланти ColorQuant от немската фирма Lenzing Plastics и дифузьорни фолиа от швейцарската Solaxess. Основният стремеж е интегрирането на цвят в гъвкавите фотоволтаични модули, изработени от CIGS.
Тестваните технологии са избрани въз основа на седем основни критерия. Това включва показатели като влошаване на ефективността с течение на времето, въздействие на оцветяващите материали върху продукта и околната среда, надеждност, ъглова стабилност на цвета, цена, обем на необходимия инвентар и потенциал за мащабиране до индустриален мащаб.
„Цветната фотоволтаика е сравнително нова арена, където е трудно да се балансира – към днешна дата – между стабилност, цена по отношение на промишлен мащаб и очаквания на клиентите по отношение на производителност и визуална привлекателност“, казва Ален Жанет, главен изпълнителен директор на компанията.
Кафяви, сини, сиви, бели – новите слънчеви клетки от медно-индиево-галиев селенид идват във все по-атрактивни цветове (снимка: Solarcloth)
Решението MorphoColor на Fraunhoser се основава на набор от тънки слоеве, позволяващи ефект на последователни отражения и дифракция, които водят до ъглово разпределение на цвета в пространството. Слоят има дебелина от приблизително 800 нанометра и може да бъде отложен чрез пиролизно пръскане върху субстрат от прозрачен полиетилен терефталат (PET), който може да бъде интегриран в модула между два слоя капсулант.
„Загубите на ефективност са много ниски, от порядъка на 6% от първоначалната ефективност на клетката, дори за бели или сиви филми. Наблюдавахме много добра хомогенност и наситеност на цвета, използвайки черен заден лист“, каза Пол Ривас, студент по нанонауки и нанотехнологии, провел вътрешно проучване по време на стажа си в SolarCloth. Въпреки това, според него, „крехкостта на PET субстрата и лошата адхезия на нанопечата, тестван през пролетта, отложиха внедряването им до края на 2024 г.“
Интерферентните капсуланти ColorQuant от Lenzing Plastics показват много добра устойчивост между листовете и върху използваните задни листове. „Но има явно несъответствие между цветния лист на лицевата страна и предните листове, използвани от SolarCloth. Освен това ниската наситеност на възприемания цвят не е много приятна и не е много ефективна при скриването на клетките“, каза Джанет.
Дифузорните фолиа на Solaxess от своя страна са показали стабилно стареене и добра естетика. От друга страна, устройството имаше лоша адхезия и значителни загуби на добив, „особено за светлосиви и бели филми“.
В крайна сметка френският производител се е спрял на интерферентните листове MorphoColor от немския институт Fraunhofer. С това цветните CIGS клетки се приближават още една стъпка към по-масово производство и внедряване в реални приложения от ежедневието. Те могат да намерят място в приложения от сферата на т.нар. сградно-интегрирани фотоволтаици, вписвайки се в дизайна много по-гъвкаво от черните си „братовчеди“.