Сегодня у архитекторов нет другого выбора, кроме как использовать для зданий солнечные панели стандартного черного или голубовато-серого цвета, что, естественно, не придает фасадам особой привлекательности.
Но в скором времени это может измениться: физики из подразделения прикладной оптики и точной механики института Фраунгофера предложили новое решение для фасадов зданий – нано-структурированные солнечные батареи, подходящие для массового производства.
Ученые разрабатывали новый тип солнечных панелей в течение четырех лет в рамках исследования, финансируемого Федеральным министерством Германии по вопросам образования и исследований (BMBF). По словам Кевина Фючселя, менеджера проекта, они специально предназначены для декоративных конструкций фасадов и внутренних крыш. «Эффективный дизайн» цветных солнечных панелей основан на использовании тонких, всего в несколько микрон, кремниевых полупроводниковых подложек, которые поглощают свет и превращают его в электричество.
Для того, чтобы увеличить эффективность преобразования полупроводникового слоя солнечной панели, ученые разработали оптически нейтральный защитный барьер (изолятор), на который наносится оксидный слой толщиной в 100 нанометров. Этот прозрачный слой оксида не только увеличивает проводимость кремниевой подложки, но и, имея более низкий показатель преломления, чем кремний, служит в качестве антиотражающего покрытия.
Простая конструкция этого SIS-фотоэлемента (полупроводник-диэлектрик-полупроводник, semiconductor-insulator-semiconductor) имеет еще одно преимущество: благодаря прозрачному внешнему слою, он может быть выполнен в различных цветах и формах. «Изменение цвета фотоэлемента можно добиться, изменяя физическую толщину прозрачного проводящего слоя оксида или его показатель преломления», – говорит Фючсель. Таким образом, ученым удалось в одной солнечной панели совместить два способа получения солнечной энергии – с помощью кремниевых пластин и с помощью тонкопленочных фотоэлементов.
Кстати, исследователи вместо традиционных индия и оксида олова использовали для покрытия более дешевые и распространенные оксид цинка и алюминий. Новые возможности для дизайна фасадов открываются при использовании в качестве покрытия сенсибилизированных красителей и гибких органических солнечных элементов. Ну а для создания единого модуля из нескольких солнечных элементов ученые предложили использовать лазерную оптическую сварку, которая обеспечивает высокую точность соединения без риска повреждения материала.