Potențialul vopselei solare: Tot ce trebuie să știți

Vopseaua solară este un lichid cu proprietăți fotovoltaice (PV) care îi permite să absoarbă lumina soarelui și să o convertească în electricitate. Vopsiți o bucată de sticlă sau altă suprafață care are atașat un circuit și obțineți propriile celule solare. Virtutea sa principală este versatilitatea.

Cum funcționează vopseaua solară

Vopseaua solară folosește perovskit, un compus mineral cristalin promițător care poate capta lumina. Ieftine de produs și la fel de eficiente ca și celulele din silicon în captarea energiei solare, celulele solare cu perovskit sunt tehnologia de vârf menită să înlocuiască sau să concureze cu celulele solare din silicon cristalin. Un dezavantaj actual este lipsa lor de longevitate comparativ cu celulele PV pe bază de silicon – subiectul multor cercetări active.

Vopseaua solară pe bază de perovskit poate fi mai ușor integrată în suprafețele clădirilor (una dintre principalele surse de emisii de gaze cu efect de seră), sticlă pentru ferestre (reducând nevoia de aer condiționat), acoperișuri, vehicule sau practic orice tip de suprafață. Incorporarea unui strat de material transparent deasupra vopselei solare poate produce, de asemenea, o conductivitate electrică de 10 ori mai mare decât cea a vopselei solare simple.

Alte forme de vopsea solară includ o tehnologie inovatoare care absoarbe vaporii de apă și îi descompune pentru a genera hidrogen, ceea ce poate permite clădirilor să-și producă propriul combustibil pentru încălzire; „puncte cuantice”, care folosesc nanocristale (esențial mărgele minuscule de sticlă) și mecanica cuantică pentru a îmbunătăți capacitatea celulelor solare obișnuite de a produce un curent electric cu până la 20%; și vopsele pe bază de silicon utilizate în centralele solare cu concentrare pentru a crește absorbția energiei solare.

Beneficii pentru mediu

Unul dintre beneficiile de mediu ale vopselei solare este viteza cu care poate fi produsă și aplicată. Este deja dificil pentru producători să țină pasul cu cererea tot mai mare de panouri solare, iar această cerere este de așteptat să crească pe măsură ce prețul energiei solare (acum cea mai ieftină de pe planetă) continuă să scadă și guvernele trec la surse de energie mai prietenoase cu clima.

Vopseaua solară poate fi aplicată în același mod în care funcționează o mașină de copiat sau o presă de tipar: cerneala este aplicată pe o foaie flexibilă de sticlă care rulează printr-o presă. Acest proces de producție necesită mai puține materiale și este, de asemenea, mult mai puțin intensiv din punct de vedere energetic, însemnând un EROI (randamentul energetic al energiei investite) mai mare și, prin urmare, emisii mai mici în producția de celule solare.

Dar vopselele solare nu trebuie neapărat să convertească lumina soarelui în electricitate pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră. Aerul condiționat reprezintă 17% din consumul de electricitate în Statele Unite și este probabil să crească pe măsură ce temperaturile globale cresc. Vopselele fabricate cu proprietăți de „răcire radiativă pasivă” pot respinge lumina soarelui și pot reduce temperaturile suprafețelor acoperișurilor și pereților exteriori ai clădirilor cu aproximativ 11,8 grade Celsius. Acest lucru ar putea permite clădirilor să-și reducă costurile de răcire cu până la 15% – oferind vopselei o contribuție importantă la reducerea emisiilor de carbon.

Vopselele solare pe bază de perovskit se confruntă cu provocări, inclusiv faptul că utilizează un absorbant pe bază de plumb, care poate fi periculos dacă este eliberat în mediu. Deși cantitatea de plumb utilizată este minusculă, dublează eficiența celulelor solare cu perovskit, așa că, până în prezent, cea mai bună soluție este crearea de bariere pentru a preveni scurgerea plumbului. O soluție, care absoarbe plumbul dacă celulele solare se sparg sau se defectează, este eficientă doar în proporție de 96%, în timp ce organismul uman are toleranță zero la plumb, deci dacă vopseaua solară cu perovskit va fi utilizată pe scară largă, amenințarea plumbului va rămâne.

O metodă mai nouă, care implică utilizarea sărurilor de fosfat pentru a împiedica pătrunderea plumbului în mediu, pare mai promițătoare. Alternative la plumb sunt, de asemenea, explorate.

Vopseaua solară va fi disponibilă pe scară largă?

Vopselele solare nu sunt încă disponibile comercial, dar dezvoltarea lor urmează traiectoria multor progrese în tehnologia solară începând cu anii ’70.

Mai întâi, laboratoarele guvernamentale și universitățile sprijină cercetarea fundamentală, apoi tehnologiile noi, inițial costisitoare, sunt aduse pe piață de către startup-uri, cu mai multe eșecuri decât succese. Ulterior, o versiune de succes a tehnologiei (dacă una se dezvoltă) își câștigă un loc în industria existentă. Eficiența crescută stimulează vânzările, iar pe măsură ce vânzările și producția cresc, prețurile scad, până când noua tehnologie perturbă întreaga industrie și devine jucătorul dominant pe piață.

Cursa pentru a aduce vopselele solare pe piață este susținută de peste un deceniu de cercetare efectuată de oameni de știință de la universități din întreaga lume și, cel mai important, de la Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL) al Departamentului Energiei din S.U.A. În 2019, Google a depus o cerere de brevet pentru o vopsea solară, semnalând un interes mai larg pentru tehnologie din partea marilor jucători, dar cea mai mare parte a cercetării și dezvoltării a fost realizată de startup-uri care încearcă să fie primele pe piață.

Rămâne de văzut dacă vopseaua solară va urma același drum ca și sistemele fotovoltaice în sine, dar ar putea fi că data viitoare când veți vopsi casa, veți ajunge să țineți luminile aprinse cu vopseaua pe care o alegeți.