Az Active Surfaces, egy az MIT kutatásain alapuló napenergia-technológiákkal foglalkozó startup, határozottan halad afelé, hogy megvalósítsa társalapítója, Richard Swartwout SM ’18, PhD ’21 által „2.0-s napenergiaként” emlegetett vízióját. A vállalat technológiája egy olyan igényre ad választ, amelyet Swartwout egy MIT Energy Initiative (MITEI) ösztöndíj keretében Indiában megfigyelt energiaproblémák során ismert fel.
Az elmúlt két évben a cég több mint 10 millió dollárt gyűjtött össze kockázati tőkeből, vállalati befektetésekből és állami támogatásokból, legutóbb októberben jelentette be a tokiói Electric Power Development Co. áramtermelő vállalat befektetését. Az Active Surfaces 2024-ben megnyitotta jelenlegi, 5000 négyzetlábnyi fejlesztő- és gyártóhelyét Woburnban, Massachusettsben, amelyet most ipari tekercsről tekercsre működő nyomógépek és más berendezések töltenek meg. Ezeket a berendezéseket jelenleg költséghatékonyságra optimalizálják, mielőtt felkészülnének az első, kereskedelmi léptékű gyár megépítésére.
A technológia több mint egy évtizedes MIT-kutatáson és az ebből származó szabadalmakon – melyek közül három Swartwout nevéhez fűződik – alapul. Az Active Surfaces munkatársai egy forradalmi megközelítést alkalmaznak a napenergia-termelésben. A ma uralkodó „1.0-s” szilíciumtechnológia helyett napelemjeiket perovskitból készítik, egy olyan anyagcsoportból, amely olcsó, bőségesen előforduló, könnyű, hajlékony és rendkívül hatékony a fény elnyelésében és kibocsátásában.
A hagyományos napelemek korlátai és egy új célkitűzés
A szilíciumalapú technológia remekül szolgálta eredeti célját – áramot szolgáltatni a NASA korai űreszközei számára –, később pedig a távoli helyszíneken lévő naperőművek számára. Nem számított, hogy a szilícium napelemek törékenyek és nehéz tartószerkezeteket igényelnek. Swartwout először a szilícium korlátait egy, az MITEI Tata Center for Technology and Design ösztöndíjának részeként 2016-ban tett indiai útja során ismerte fel, ahol távoli területek lakóinak energiaproblémáit tanulmányozta. A helybeliekkel folytatott beszélgetések során többször is hallotta, hogy az emberek nem bíznak a napenergia forrásaiban, mivel a törékeny panelek „nagyon korán meghibásodnak az ilyen helyeken”.
E korai tapasztalat, valamint a napenergia-termelés világszerte történő rohamos növekedésének szükségessége motiválta Swartwoutot és Shiv Bhakta MBA ’24, SM ’24 üzlettársát, hogy 2022-ben megalapítsák az Active Surfacest. A páros szokatlan szakmai keveréket képvisel: Bhakta, a vezérigazgató és a Leaders for Global Operations program korábbi mérnök-üzleti hallgatója, erős stratégiai piaci tapasztalattal rendelkezik, míg Swartwout, a műszaki igazgató és a villamosmérnöki és számítástechnikai szak korábbi hallgatója, egy évtizedet töltött az MIT-n napenergia-kutatással és nyomtatott elektronikai innovációval foglalkozva.
Más kutatócsoportok is foglalkoztak perovskitokkal, de a legígéretesebb összetételek és gyártási technikák mérgezőek voltak, és mérgezőségük kezelése lehetetlenné tette a nagyléptékű gyártást. Az Active Surfaces folyamata ezzel szemben egy teljesen mérgező összetevőktől mentes, új perovskit tintát alkalmaz. Az elektronikus anyag rétegeit egy vékony hordozóra viszik fel, majd egy elektródát helyeznek a felületre, hogy modult hozzanak létre. A napelem modulokat ezután egy epoxival védik a környezeti hatásoktól, amely másodpercek alatt megszárad egy ultraviola lámpa alatt. Az így létrejött, akár 15 mikron vastagságú modul bármilyen felületre könnyen rögzíthető.
A jövő gyártási modellje és az MIT-vel való szoros kapcsolat
A kész napelem film ugyanannyi áramot termel, mint egy azonos felületű szilícium cella, és a valós hőmérsékleti és páratartalom viszonyok között igazolt élettartama meghaladja a 10 évet. A könnyű, mechanikailag ellenálló napelem filmet könnyű telepíteni – ez az előny drasztikusan csökkenti a teljes költséget a szilícium napelemekéhez képest. Egy hagyományos tetőre szerelt szilícium rendszer esetén a teljes költség akár felét is kiteheti a telepítés. „Ennek az az oka, hogy ezeket a paneleket nem úgy tervezték, hogy általános építési módszerekkel könnyen telepíthetők legyenek” – magyarázza Swartwout. „Egy hajlékony napelem panel sokkal jobban illeszkedik ahhoz, ahogyan mi építkezünk. A tetőre való felszereléséhez egyszerűen csak ki kell gördíteni, akár az aszfaltcserép vagy a tetőfedő membrán esetében.”
Ezen túlmenően a hajlékony filmek költséghatékony tömeggyártási módszerrel, az úgynevezett tekercsről tekercsre gyártással készíthetők, ahol az anyagot folyamatosan egy orsóról letekerik és egy másikra feltekerik. A gépek nagy sebességgel működnek, és a szükséges tőkebefektetés alacsony. Ennek eredményeként, Swartwout szerint, „nincs sok haszna a központosított gyártásnak, így elgondolkodhatunk egy decentralizált gyártási modellen is.” Ez megoldja a jelenlegi szilícium napelem technológia egy másik problémáját is: jelenleg szinte az összes napelemet Kína gyártja, és Swartwout megjegyzi, hogy „sok ország nem szeretné, hogy energiaellátási lánca teljes mértékben Kínától függjön. Technológiánkkal regionalizált, helyi gyártás valósítható meg… inkább hasonlóan a mai autópiac működéséhez.”
A vállalat továbbra is szoros kapcsolatot tart fenn az MIT-vel. Több MIT professzor is a startup tanácsadói közé tartozik. A cég székhelye mindössze 15 mérföldre van az MIT-től, így a munkatársak gyakran járnak az MIT.nano létesítménybe, különösen a pásztázó elektronmikroszkópokhoz hasonló vizsgáló eszközök használata miatt, és alkalmanként olyan gyártó kapacitásokért, amelyek a saját laborjukban nem állnak rendelkezésre. Ezen felül a startup néha szponzorál munkát az MIT.nano-nál, különösen akkor, amikor szükségük van az egyik MIT-szabadalom következő generációs továbbfejlesztésére. Swartwout a startup és az MIT közötti kapcsolatot „jó szinergiaként” értékeli, és hozzátéve, hogy az Active Surfacest „erre a szinergiára építve” hozták létre.
Forrás: MIT.edu ↗̱
© Photo courtesy of Active Surfaces.
