Окна нового поколения: российская разработка заставит стёкла вырабатывать электричество

Российские инженеры впервые разработали солнечные панели нового поколения, которые можно использовать прямо в окнах и стеклянных фасадах зданий. Технологию представили специалисты "Норникеля" совместно с учёными НИТУ "МИСИС".

Архитектура, которая вырабатывает энергию

Новая разработка основана на концепции Building Integrated Photovoltaics (BIPV) — "строительной солнечной энергетики". Она позволяет превращать элементы архитектуры — окна, крыши и стеклянные стены — в полноценные источники электричества.

"Панели нового поколения демонстрируют оптимальное сочетание прозрачности и эффективности. Каждый квадратный метр способен вырабатывать до 150 ватт электроэнергии при сохранении прозрачности выше 30%", — сообщили в пресс-службе "Норникеля".

Такие панели не только пропускают дневной свет, но и защищают помещения от перегрева, отражая часть теплового излучения.

Как это устроено

В основе лежат гибридные перовскитные плёнки толщиной менее микрона, нанесённые на стекло методом печати — то есть технология потенциально масштабируемая и недорогая.

Главное отличие российских панелей от традиционных — отказ от металлических непрозрачных контактов. Вместо них используются многослойные прозрачные электроды, в которых ключевую роль играет палладий.

"Палладий наносится на электроды в виде тончайшего слоя — этого достаточно, чтобы защитить элементы от окисления и продлить срок службы без заметного увеличения себестоимости", — пояснила руководитель проектов Центра палладиевых технологий "Норникеля" Анна Ставицкая.

По её словам, такое решение делает технологию конкурентоспособной не только в лабораторных условиях, но и в реальной эксплуатации.

Почему это важно

До сих пор прозрачные солнечные панели считались "лабора­торной экзотикой" — слишком дорогими и хрупкими для массового применения. Новая разработка решает сразу несколько проблем:

Таким образом, окна, витражи и купола зданий могут стать не только элементом дизайна, но и частью энергосистемы, обеспечивающей автономное питание.

Испытания и перспективы

Сейчас инженеры готовят прототипы к испытаниям на долговечность и надёжность. На этом этапе проверят устойчивость панелей к ультрафиолету, температурным колебаниям и механическим воздействиям.

"Мы ожидаем, что в перспективе технология будет использоваться в жилых и коммерческих зданиях, где есть обширные стеклянные поверхности", — уточнили разработчики.

Кроме того, "Норникель" прогнозирует, что развитие солнечной энергетики в ближайшие годы создаст дополнительный спрос на палладий — до 10 тонн в год. Металл используется не только в перовскитных, но и в кремниевых и тандемных фотоэлементах.

Зачем это нужно

Появление полупрозрачных панелей открывает возможности для нового формата "энергетически активных зданий" — сооружений, которые сами производят электроэнергию, сокращая нагрузку на городские сети.

Такие решения особенно актуальны для умных городов, медицинских центров, торговых комплексов и бизнес-центров, где большие стеклянные фасады можно превратить в мини-электростанции.

Российские учёные и инженеры сделали шаг к будущему, где окна и крыши будут обеспечивать здания энергией. Пластичные перовскитные плёнки, прозрачные контакты и защитный слой палладия делают разработку устойчивой, долговечной и готовой к внедрению.
Если испытания подтвердят расчёты, первые здания с "солнечными окнами" могут появиться уже в ближайшие годы.