В XXI веке тема превращения светопрозрачных конструкций в источник солнечной энергии получила новый импульс в научно-исследовательских разработках. Если ещё несколько лет назад речь шла о лабораторных образцах, то сегодня экспериментальные модели энергогенерирующих стеклопакетов уже устанавливаются на демонстрационных объектах во многих странах. Однако какова реальная степень готовности этой технологии к массовому внедрению – и насколько применима она для российского рынка остекления, рассказываем в материале tybet.ru.
Почему тема фотоэлектрических окон будет оставаться в центре внимания?
Переход к энергогенерирующим окнам – это не просто технологическая новинка. Это элемент более масштабной трансформации строительной отрасли, которая всё больше ориентируется на принципы устойчивого развития и энергосбережения. Фотоэлектрические стеклопакеты позволяют использовать фактически бесплатный источник энергии – солнечный свет – и постепенно компенсировать вложенные в их покупку средства. На фоне нестабильности мировых рынков топлива, роста тарифов на электроэнергию и геополитических рисков, такие решения становятся фактором энергетической независимости зданий.
Кроме того, развитие технологий делает возможным генерацию энергии не только от прямого солнечного излучения, но и от рассеянного, а также искусственного света – что особенно перспективно для регионов с переменным климатом и продолжительным отопительным сезоном. Южные регионы России потенциально способны демонстрировать максимальную эффективность таких систем.
Наконец, в производстве энергогенерирующих стеклопакетов задействовано меньше трудовых и материальных ресурсов по сравнению с традиционной энергетикой: нет необходимости в масштабных электростанциях, сложной инфраструктуре или высоких затратах на обслуживание. Это путь к формированию зданий нового типа – энергоактивных объектов, соответствующих концепциям «зелёных» стандартов и ESG-стратегий.
Рекомендуем прочесть: Фотоэлектрические окна имеют шанс стать массовым продуктом
От наночастиц до перовскитов: как меняются стеклопакеты нового поколения
Первые попытки создать полупрозрачные солнечные модули относятся ещё к началу XXI века. Их главной проблемой оставалась невозможность обеспечить одновременно высокую светопропускную способность и достаточную эффективность преобразования энергии. В последние годы произошёл существенный прогресс: разработаны материалы и покрытия, которые позволяют собирать энергию из ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, пропуская при этом видимый свет. Таким образом, окно остаётся прозрачным для глаз, но при этом генерирует электричество.
Одним из решений стали квантовые точки – полупроводниковые наночастицы, встроенные в плёнку, размещённую внутри стеклопакета. Эти элементы эффективно захватывают излучение определённых длин волн и передают его к краевым фотогальваническим элементам. Благодаря минимальному размеру (несколько нанометров) они не влияют на светопропускание.
Перовскитные элементы, отличающиеся высокой эффективностью преобразования солнечной энергии, также стали предметом активных исследований. Благодаря их физическим свойствам появилась возможность печатать солнечные элементы прямо на поверхность стекла, включая фасады и окна. При этом разработчики стремятся достичь равновесия между степенью прозрачности, эффективностью генерации и стойкостью к воздействию окружающей среды.
Ещё одно направление – использование органических материалов в виде тонкоплёночных покрытий. Такие материалы поглощают энергию вне видимого спектра, сохраняя нейтральный внешний вид остекления и позволяя создавать энергоактивные фасады без изменения их архитектурного облика. Также в разработке находятся люминесцентные концентраторы солнечного излучения (LSC) – технология, позволяющая перераспределять свет к краям стеклопакета, где размещены миниатюрные фотогальванические элементы.
Рекомендуем прочесть: Перовскиты произведут революцию на рынке фасадного остекления
Фотоэлектрическое остекление: переход от концепта к практике
По данным профильных исследований 2024–2025 годов, прототипы таких решений тестируются на зданиях в Германии, США, Южной Корее и Японии. Пока ни одно из направлений не вышло в промышленную серию в массовом сегменте – все решения находятся на стадии пилотных проектов или ограниченных серий. Основные барьеры: необходимость дальнейшего повышения КПД, особенно в полупрозрачных форматах; высокая стоимость первых промышленных образцов; сложность обеспечения долгосрочной устойчивости покрытий к внешним факторам.
На текущий момент ключевыми вопросами остаются:
• Достижение достаточного коэффициента светопропускания (AVT не менее 25–30%) при сохранении приемлемого уровня генерируемой мощности;
• Обеспечение стабильности характеристик в реальных климатических условиях (температура, влажность, механические нагрузки);
• Повышение механической прочности прозрачных электродов, снижение зависимости от дефицитных материалов (например, индия).
• Необходимость учитывать влияние фотоэлектрических покрытий на оптические свойства остекления, включая цветопередачу (показатель CRI), особенно в витражных фасадах и жилых зданиях;
• Снижение стоимости производства при переходе от прототипов к массовым партиям.
При этом прорывные разработки последних лет уже позволяют говорить о значительном прогрессе: например, увеличение КПД перовскитных элементов, улучшение прозрачности слоёв, устойчивость токопроводящих плёнок. Усиление роли ИИ в разработке новых материалов сокращает сроки перехода от лаборатории к промышленному производству.
Рекомендуем прочесть: Фотоэлектрические системы на крыше и на фасаде – максимум выгоды в дуэте
Российские реалии: есть ли перспективы у энергогенерирующих окон и фасадов?
На российском рынке оконных конструкций технология пока не представлена ни в серийном производстве, ни в опытных образцах, доступных для широкого применения. Основные причины: отсутствие локальных разработок в этой области; высокая стоимость западных решений; ограниченный спрос со стороны заказчиков из-за удорожания изделия минимум на 30–50% по сравнению со стандартным стеклопакетом; климатические особенности центральных и северных регионов России.
Однако для южных территорий страны, прежде всего Краснодарского края, Ставрополья, юга Поволжья, где солнце активно большую часть года, применение таких стеклопакетов может оказаться экономически оправданным уже в ближайшие годы. Например, среднегодовая инсоляция в Краснодарском крае превышает 2000 часов в год, что почти на 30% выше, чем в Центральной России.
Обратите внимание: Панорамные окна в частном доме в России: оправданное решение или дань моде с высокими рисками?.
Кроме того, универсальность современных решений позволяет собирать энергию не только от солнечного, но и от искусственного освещения, что расширяет сферу их использования.Хотя в России пока отсутствуют серийные изделия подобного типа, однако ведутся научные исследования, в том числе в области новых полупрозрачных электродов и устойчивых покрытий. По информации НИТУ «МИСиС», российские учёные совместно с международной командой усовершенствовали технологию нанесения прозрачных электродов на основе индий-олово оксида методом ионно-лучевого распыления для перовскитных солнечных элементов. Благодаря этому удалось поднять КПД с 3,12 % до 12,65 % – на уровне экспериментальных образцов, пригодных для интеграции в окна и фасады.
Также недавно стало известно, что производителем солнечных модулей из Чувашии уже ведется разработка решений по интеграции фотоэлектрических ячеек в оконные стеклопакеты.
Рекомендуем прочесть: В России будут продвигать «солнечные» фасады зданий. Готов ли рынок?
Возможные сценарии «солнечной революции» для российского рынка СПК
Какие пути освоения фотоэлектрических окон кажутся наиболее вероятными для российских производителей стеклопакетов и фасадных систем? По мнению экспертов, существует несколько возможных вариантов развития событий.
Технология «на экспорт». Принимая во внимание текущие ограничения на торговлю с ЕС, экспорт возможен преимущественно в страны Азии, Ближнего Востока и Персидского залива. Особый интерес могут проявить ОАЭ, Саудовская Аравия, Катар – регионы с высокой инсоляцией и амбициозными программами устойчивого строительства, такими как проект Neom в Саудовской Аравии или инициатива Dubai Clean Energy Strategy 2050.
Ниша «зелёных» зданий. Отдельные застройщики могут проявить интерес к экспериментальным партиям таких решений для повышения класса энергоэффективности бизнес-центров или гостиниц – как элемент ESG-стратегии.
Долгосрочная перспектива для жилого сектора. Переход в массовый сегмент возможен только при появлении на рынке сертифицированных для России решений с подтверждёнными сроками службы (не менее 30–40 лет), адекватным уровнем светопропускания (AVT не ниже 25–30%) и допустимой стоимостью.
Таким образом, среди наиболее перспективных зон применения – интегрированные фасадные системы «зелёных» офисных зданий, элементы остекления в зонах с повышенной инсоляцией, а также специализированные объекты с требованиями к энергетической самодостаточности. Кроме того, рассматривается возможность интеграции таких стеклопакетов в интерьерные решения – например, в торговых центрах и аэропортах, где они могут генерировать энергию даже от искусственного освещения.
Рекомендуем прочесть: Фотоэлектрические балконные парапеты – новые смыслы для оконного бизнеса
Что должно измениться для выхода фотоэлектрических технологий на российский рынок?
Пока фотоэлектрические окна остаются перспективной, но далёкой для массового применения технологией. Чтобы решения на их основе действительно появились в проектах российского строительства, требуется комплексное изменение ряда условий – от нормативов до экономической целесообразности для бизнеса. Среди прочих:
Разработка и локализация отечественных решений. Необходимы российские аналоги фотоэлектрических стеклопакетов с подтверждёнными эксплуатационными характеристиками для условий холодного климата и длительного срока службы (не менее 30 лет).
Появление нормативной базы. Отрасли требуются ГОСТы и СП, регламентирующие параметры энергогенерирующих стеклопакетов: светопропускание, энергоэффективность, безопасность подключения, долговечность.
Снижение себестоимости технологий. Для выхода в массовый сегмент стоимость таких решений должна снизиться как минимум в 1,5–2 раза – за счёт развития локального производства и перехода от опытных партий к промышленному выпуску.
Формирование реального спроса со стороны застройщиков. Пока технология востребована только в концептуальных «зелёных» проектах. Для выхода на рынок требуется мотивация девелоперов – через программы господдержки, «зелёные сертификаты», ESG‑стандарты.
Готовность отрасли СПК к интеграции. Производители и переработчики должны получить доступ к технологиям соединения стеклопакетов с электрическими сетями зданий, модификации дистанционных рамок и профилей для подключения токосъёмников. Также это потребует адаптации линий сборки для работы с новыми покрытиями и развития компетенций персонала в части монтажа, подключения и тестирования таких изделий.
Рекомендуем прочесть: В России заработал первый завод по производству солнечных модулей
«Солнечная» перспектива на горизонте или игра в долгую?
Современные фасады и остеклённые поверхности зданий составляют миллиарды квадратных метров по всему миру – и эта площадь продолжает расти благодаря актуальным архитектурным трендам. На этом фоне логичным шагом стало превращение стеклопакетов в элемент энергетической системы здания. Применение фотоэлектрических окон и фасадов предлагает решение этой задачи, позволяя стеклопакету частично выполнять функции солнечной батареи.
Разработчики данных систем прогнозируют: придёт время, когда фотоэлектрическими панелями будут покрываться все прозрачные вертикальные поверхности фасадов, а не только крыши или балконы. Благодаря новым материалам, ускорению разработок с помощью ИИ и растущему спросу на энергетическую независимость зданий данная технология имеет все шансы стать частью оконного рынка уже в ближайшие годы. Таким образом, фотоэлектрические стеклопакеты – это направление с высоким потенциалом, требующее уже сегодня внимания производителей СПК, проектировщиков фасадов и девелоперов, несмотря на сохраняющиеся технологические вызовы.
Рекомендуем прочесть: Состоялась мировая премьера установки энергогенерирующих жалюзи с перовскитными ячейками
Подготовлено редакцией tybet.ru.
Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru
Больше интересных статей здесь: Об окнах.
Источник статьи: Фотоэлектрические окна – технология на пороге рынка или дальняя перспектива для России?.
