Barevný fotovoltaický panel bez viditelných článků

Švýcarské centrum pro elektroniku a mikrotechnologie CSEM (Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA) oznámilo, že vyvinulo novou technologii výroby bílých a barevných fotovoltaických panelů, které nemají žádné viditelné články a spoje. Řešení je údajně jednoduché a levné.

CSEM je soukromé centrum aplikovaného výzkumu a vývoje. Bylo založeno v roce 1984 a specializuje se na mikro- a nanotechnologie, systémového inženýrství, fotovoltaiku, mikroelektroniku a komunikační technologie. Nabízí svým klientům a průmyslovým partnerům zakázková, inovativní řešení založená na znalosti trhu a technologických postupů odvozených z aplikovaného výzkumu.

Prezentovaná fakta

Fotovoltaika je obvykle spojována s velmi tmavou (černou, fialovomodrou, hnědou) barvou fotovoltaických panelů. Při aplikaci na budovy působily takové panely monotónně, někoho jejich vzhled mohl odpuzovat. To již podle CSEM neplatí.

Architekti žádali barevně přizpůsobené panely, aby je mohli zabudovat do obálky budovy. Z tohoto pohledu je mimořádně zajímavá bílá barva, protože je široce používána pro svou eleganci, univerzálnost a svěží vzhled (zajímavé je, že stejnými slovy popisují výrobci černých panelů „svou“ barvu). Přesto dosud nikdo nebyl schopen vyrobit skutečně bílý fotovoltaický panel. Ve skutečnosti se většina domnívala, že to ani není možné, protože bílá barva většinu světla odrazí, zatímco klíčovým požadavkem fotovoltaických panelů je maximální absorpce světla.

Revoluční technologie CSEm umožňuje dosáhnout toho, co bylo považováno za nemožné: bílé a barevné fotovoltaické panely bez viditelných článků nebo kontaktů. Barevná vrstva připravená inovativní nanotechnologií může být aplikována na stávající panely, nebo integrována ve výrobě, a to na rovný i zakřivený povrch. Tato vrstva odráží viditelné světlo a propouští infračervené záření, které fotovoltaický panel přeměňuje na elektřinu s vysokou účinností.

Díky bílé barvě by se takové fotovoltaické panely na slunci méně zahřívaly, což by mohlo snížit spotřebu energie na chlazení budov. Zároveň by díky nižší teplotě měly vyšší účinnost.

Stejnou technologií lze vyrobit širokou paletu barev. Fotovoltaické panely tak mohou zmizet a stát se neviditelným zdrojem energie.

Kromě architektury lze novou technologii aplikovat na jakýkoli povrch, například na dopravní prostředky, notebooky nebo mobilní telefony.

Kritický komentář

Architekti často využívají viditelnou strukturu článků ve fotovoltaických panelech jako estetický prvek, případně tímto způsobem může investor prezentovat svou ekologickou orientaci. „Zneviditelnění“ fotovoltaických článků proto nemusí být vždy žádoucí. Zajímavé přitom je, že stejnými slovy, jakými je popisována „čistota“ a „elegance“ bílé barvy, popisují výrobci černých panelů „svou“ barvu.

Barevné fotovoltaické články a panely pro architektonické aplikace, v tomto případě s viditelnou strukturou, byly vyráběny na zakázku i dříve. V celém světě byla realizována celá řada instalací takových panelů v období minimálně od 90. let až do současnosti.

Standardně se barevného tónu dosahuje změnou tloušťky antireflexní vrstvy, což však snižuje účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu. Technologii barevných článků s vysokou účinností na špičkové světové úrovni vyvinula v České republice firma Solartec (více v článku Barevné články s vysokou účinností pro architektonické aplikace). Bohužel, v důsledku restrikcí proti fotovoltaice, výzkumné oddělení této firmy zaniklo.

Účinnost přeměny slunečního záření závisí na schopnosti funkční vrstvy toto záření absorbovat. Z toho důvodu bývá povrch fotovoltaických panelů i termických kolektorů co nejtmavší, obvykle černý. Jiná barva znamená, že některé vlnové délky se od povrchu odrážejí. V případě bílé barvy se odráží část energie v celém viditelném spektru.

Je sice pravda, že nejběžnější krystalické křemíkové články nejlépe využívají záření v blízké infračervené oblasti, tedy tu část, kterou popsaná nanovrstva propustí, má to však dva háčky. Především fotovoltaický panel využívá i záření kratších vlnových délek, jen s nižší účinností. Kromě toho se v infračervené oblasti přenáší jen zlomek energie slunečního záření.

Z důvodů uvedených v předchozích dvou odstavcích tedy nutně bude prezentovaná nanovrstva výrazně snižovat účinnost použitého fotovoltaického panelu.

Nižší teploty fotovoltaických panelů aplikovaných na budovách lze dosáhnout zvýšením účinnosti fotovoltaické přeměny. Energie odvedená v elektřině snižuje tepelné zatížení panelu. Současné panely s články z krystalického křemíku dosahují účinnosti standardně kolem 15 %, na trhu jsou však i panely s účinností až přes 20 %. O tuto hodnotu je tepelná zátěž fasády s fotovoltaikou nižší, než u fasády stejné barvy, avšak bez fotovoltaiky.

Z ekonomického hlediska je nutno si uvědomit, že umístění panelu na fasádu zhoršuje ekonomickou návratnost. Pokud bude panel navíc bílý, nebo dokonce barevný, bude výnos energie ještě nižší. Na druhou stranu je však pravděpodobné, že ekonomické hledisko bude u tohoto typu panelů podružné.

Poznámka: cílem kritického komentáře je doplnit informace, které v původním sdělení chybí, nikoli popsané řešení znevažovat.