Учёные создали цветные и гибкие солнечные панели для окон методом 3D-печати
Учёные Еврейского университета в Иерусалиме представили инновационные полупрозрачные солнечные элементы, настраиваемые по цвету. Ключевой особенностью технологии является возможность их нанесения методом 3D-печати прямо на поверхность окон, фасадов зданий и гибких материалов. Эта разработка кардинально меняет эстетику солнечной энергетики, позволяя интегрировать генерацию энергии в архитектурные элементы без привычного громоздкого и промышленного вида традиционных панелей.
Исследовательская группа под руководством профессоров Шломо Магдасси и Лиоза Этгара из Института химии и Центра нанонауки и нанотехнологий подошла к классической проблеме солнечных панелей — компромиссу между прозрачностью и эффективностью — с новой стороны. Вместо изменения химического состава фотоактивного материала ученые использовали 3D-печать для создания микроскопических полимерных столбиков, которые выполняют роль высокоточных оптических затворов. Тщательно рассчитывая расстояние между этими структурами, можно точно контролировать количество пропускаемого света. Сам процесс печати является экологичным, так как обходится без высоких температур и токсичных химикатов, что позволяет работать с гибкими основами, такими как пластик и фольга.
Важным прорывом стало решение эстетической проблемы, которая долго отталкивала архитекторов. Обычные солнечные стекла часто имеют мутный или коричневатый оттенок. Израильские ученые преодолели это, регулируя толщину прозрачного электродного слоя. Эта манипуляция заставляет элемент отражать определенные длины волн, придавая ему чистые и яркие цвета, подобно высокотехнологичному витражу, в то время как остальная часть светового спектра используется для выработки электричества.
Лабораторные испытания подтвердили практическую жизнеспособность технологии. Полученные гибкие элементы демонстрируют эффективность преобразования энергии в 9,2% при сохранении 35%-ной прозрачности — оптимальный баланс для функциональных окон. Элементы также показали устойчивость к продолжительной работе и многократным изгибам. В перспективе эта технология открывает путь к интеграции энергогенерирующих слоев в изогнутые поверхности, пластик, экраны смартфонов для подзарядки от окружающего света или автомобильные люки, питающие системы климат-контроля. Сейчас ученые совершенствуют защиту элементов, создавая специальные покрытия, которые должны продлить их срок службы на открытом воздухе до нескольких десятилетий.
Результаты исследования в научном журнале EES Solar.