Разработчики из Федеральной политехнической школы в Лозанне (Швейцария) создали сэндвич-панели для строительства зданий разной этажности, наружный слой которых состоит из прозрачного стеклопластика, а за ним располагаются фотоэлементы на базе аморфного кремния. Испытания, которые велись в последние месяцы, подтвердили практическую эффективность подобных систем, способных в значительной степени перевести здания на энергетическое самообеспечение.
Гибкие плёнки на основе аморфного кремния уже устанавливаются на швейцарских крышах; теперь на очереди стены. (Здесь и ниже иллюстрации Flexcell.)
Разработанный вариант сэндвич-панели состоит из внутренней части, заполненной жёстким вспененным полимером, который является и несущим материалом, и одновременно теплоизолятором, и двух слоёв стеклопластика. В 2009 году он в экспериментальном порядке был использован для возведения здания на входе в один из кампусов школы в Базеле (Швейцария).
Теперь исследователи решили усложнить сэндвич-панель: верхний, почти полностью прозрачный слой стеклопластика толщиной в считанные миллиметры прикрывает от внешних воздействий лист гибкого фотоэлемента производства Flexcell, стартапа Федеральной политехнической школы в Лозанне.
Напомним, что попытки расположить фотоэлементы на крышах и стенах зданий уже предпринимались, однако упирались в ряд практических проблем: солнечные батареи на базе кристаллического кремния имеют приличный вес, их надо чистить от снега и пыли, при этом их поверхность весьма чувствительна, и даже мелкие царапины снижают КПД и время жизни фотоэлементов. Их можно защитить стеклом, но это ещё больше утяжеляет и удорожает панели. Кроме того, защита стекла на стенах обычно неприемлема по ряду причин.
Аморфные кремниевые фотоэлементы имеют меньший КПД, но и менее требовательны к углу падения солнечных лучей, поэтому вырабатывают больше энергии зимой, утром и вечером, в целом давая в год (в условиях Швейцарии) больше энергии с квадратного метра, чем фотоэлементы из более дорогого кристаллического кремния. Кроме того, солнечные батареи из аморфного кремния тоньше, дешевле и могут легко сгибаться без повреждений, что важно в случае гибких стеновых панелей.
Фотоэлементы на стенах дают примерно вдвое меньше энергии, чем установленные на крышах, однако площадь стен значительно больше и мыть их легче.
Несмотря на первоначальные опасения относительно возможного перегрева находящегося над теплоизолятором аморфного кремния, испытания показали, что любые достижимые на поверхности земного шара температуры не ведут к падению КПД.
Годовое производство с одного квадратного метра фасада, на первый взгляд, не слишком впечатляет: всего 664 кВт•ч (на 17% выше фотоэлементов из кристаллического кремния). Это примерно вдвое меньше того, что в той же Швейцарии получают от солнечных батарей, установленных на крыше. Но стоит напомнить: соотношение площади наружных стен и крыши обычно колеблется от 1:4 до 1:2 в зависимости от формы крыши. Кроме того, обычный двухэтажный дом, построенный из таких стеновых панелей, только за счёт солнечных батарей произведёт электричества значительно больше (в условиях Швейцарии), чем потребляет среднее домохозяйство. Да и мыть такие фотоэлементы надо будет реже (пыль и снег меньше скапливаются на стенах домов), а делать это проще, чем на крыше. Наконец, для этого может быть использован обычный компрессор для мойки стен, в то время как аналогичное обращение с солнечными батареями из кристаллического кремния потребует их защиты высокопрочным (и недешёвым) стеклом.
Подготовлено по материалам Федеральной политехнической школы в Лозанне.