İris benzeri kristaller oluşturan bir boya, gökdelenlerin ve seraların enerji santrallerine dönüştürülmesini kolaylaştırıyor.

Görme duyusu, sensör tasarımından karar verme süreçlerinde gerekli bilgileri daha az bilgi ve enerji tüketimiyle ayırt edebilen kameraların geliştirilmesine kadar sayısız teknolojik gelişmeye ilham kaynağı olmuştur. Şimdi ise irisin farklı ışık koşullarına uyum sağlama yeteneği, altı kurumdan 24 araştırmacıdan oluşan uluslararası bir gruba, örneğin bir fotovoltaik panelin ihtiyaç duyduğu ışığı harici cihazlara ihtiyaç duymadan düzenleyebilen bir fotokromik renk tonu geliştirmeleri için ilham kaynağı olmuştur. Nature dergisinde yayınlanan ve Kraliyet Kimya Derneği'nden uluslararası bir ödülle onurlandırılan bu çığır açıcı buluş, camla kaplı bir gökdeleni veya bir serayı, iç mekanın yaşam koşullarını ve işleyişini değiştirmeden devasa enerji jeneratörlerine dönüştürmeyi mümkün kılacaktır.

Araştırmacıların Nature dergisinde açıkladığı gibi, bu çığır açıcı gelişme, güneş enerjisinin kullanımını etkileyen bir sınırlamadan kaynaklanıyor: sabit optik iletimli güneş hücrelerinin üretimi. Bu, ya gün boyunca ışık koşullarından tam olarak yararlanılmaması ya da her saat için en iyi yönelimi bulmak için harici yönelim cihazlarının kullanılması gerektiği anlamına geliyor; bu da binalar gibi sabit yapılarda uygulanması zor bir şey.

Pablo de Olavide Üniversitesi'ndeki (Sevilla) Nanomalzemeler ve Enerji Dönüşüm Cihazları grubu , Profesör Juan Antonio Anta liderliğinde, bu boşluğu doldurmak için uluslararası PISCO ekibine katıldı. Amaç, yarı saydam güneş hücrelerine uygulandığında ışık koşullarına uyum sağlayabilen, düşük ışık koşullarında maksimum şeffaflık sağlayan ve tam radyasyona maruz kaldığında koyulaşan fotokromik boyalar geliştirmektir.

Kraliyet Kimya Derneği, "Bu çalışma, genellikle uzlaştırılması zor olan iki işlevi (fotokromizm ve fotovoltaik) tek bir cihazda ve tek bir molekül kullanarak birleştirmenin mümkün olduğunu gösteriyor. Bu, gelecek nesil binalar ve altyapılar için dinamik, enerji üreten pencerelere doğru önemli bir adım teşkil ediyor," diye vurguluyor.

Anta'ya göre fotokromik boya, "ışığa bağlı olarak renk değiştirebilen bir molekül olup, akıllı pencerelerde kullanılabilen yarı saydam güneş hücrelerine dahil edilebilir."

"Fikir," diye ekliyor, "binalara fotovoltaik paneller entegre etmek. Bir pencereye güneş pili entegre etmek için, yarı saydam ve akıllı olması gerekiyor; yani gün içinde kararırken elektrik üretiyor. Şu anda üzerinde çalıştığımız bir diğer uygulama ise seralar; burada hem enerji üretecek hem de bitkileri koruyacaklar."

Mevcut sistemlerin sınırlamalarından biri, malzemelerin kararsızlığıdır. Fotovoltaik üretim, paradoksal görünse de, yaz aylarında sıcaklık nedeniyle daha düşüktür. Bu durum, mevcut panellerde en yaygın kullanılan element olan silikonun etkinliğini azaltır. Bu kayıp, daha uzun gün ışığı saatleriyle kısmen telafi edilse de, fotovoltaik enerji orta düzeyde radyasyon için önemlidir.

Sadece radyasyon değil, sıcaklık da önemlidir, bu nedenle PISCO grubunun organik boyalara dayalı olarak geliştirdiği teknik, aynı zamanda onu daha kararlı ve sağlam kılan, ayrıca ışık koşullarındaki değişikliklere daha duyarlı hale getiren bir formül arayışındadır.

Temel amaç, enerji üretim kapasitesinden ödün vermeden binaların içinde termal stabilite sağlamaktır. Yenilikçi boya için araştırılan moleküller, ışığa en iyi tepki veren moleküller oldukları için gözden ilham almıştır.

UPO ekibinde Juan Antonio Anta'nın yanı sıra Profesör Gerko Oskam, doktora sonrası araştırmacılar Renán Escalante ve Valid Mwalukuku ve doktora öncesi öğrenci Patricia Sánchez Fernández yer alıyor. Anta'nın ekibi, enerji fotodönüşüm süreçleri, optoelektronik ve güneş hücrelerinde simülasyon çalışmalarına odaklanıyor, ancak aynı zamanda güneşten hidrojen üretimi için yeni malzemelere yönelik araştırmalar da yürütüyor.

Freiburg Üniversitesi'nde kimyager ve ekip üyesi Johan Liotier, "Bu teknoloji, pasif pencerelerin aktif güneş hücrelerine dönüştürülmesine önemli bir katkı sağlama potansiyeline sahip. Pencere uygulamaları için hem şeffaflık hem de gerektiğinde gölge sağlama yeteneği temel özelliklerdir ve bu yaklaşım, enerji üretirken her ikisini de sağlayabilir," diye açıklıyor.

Güneş enerjisi alanında, Sevilla Üniversitesi Sistem Mühendisliği ve Otomasyon Bölümü profesörü araştırmacı Eduardo Fernández Camacho, Güneş Santrallerinin Kooperatif Optimal Kontrolü projesi için Avrupa Araştırma Konseyi'nden (ERC) hibe aldı. Bu araştırmanın temel amacı, Çok Senaryolu Kooperatif Model Tahmini Kontrol (MSC-MPC) algoritmalarının ticari güneş santrallerinin üretimini optimize etmek için etkili bir şekilde uygulanabileceğini göstermektir. Ana fikir, çevresel ve piyasa koşullarındaki belirsizlikleri de hesaba katarak, bir santralin farklı alt sistemlerinin koordinasyonunu sağlayarak çok günlük bir süre boyunca üretimi optimize etmektir.