Solární okna - průhledné solární koncentrátory

Tým vědců z University of Michigan, vedený Richardem Luntem, vyvinul jedinečný solární koncentrátor, který dokáže převést pouze část slunečního spektra na ultrafialové záření, které není pro lidské oko vnímatelné. Materiál je průhledný vůči viditelnému světlu, což znamená, že takové průhledné solární panely mohou být snadno vloženy namísto okenního skla, zatímco okno bude vypadat úplně dobře, jako běžné sklo, ale po cestě bude generována elektřina. Tento vývoj byl nazýván „transparentní luminiscenční solární koncentrátor“.

Dosavadní stav techniky Barevné luminiscenční solární koncentrátory jsou již široce známy, ve kterých je část spektra záření dopadajícího na koncentrátor absorbována v barevné horní vrstvě a poté reradiována s delší vlnovou délkou. Poté je prostřednictvím druhé průhledné vrstvy záření směrováno na boční plochu koncentrátoru, kde je umístěna řada fotodiod, které přeměňují záření na elektrické napětí.

Když přímé sluneční světlo dopadne na horní vrstvu náboje, má to určitý směr. Když však dojde k opětovnému záření, po absorpci slunečního záření mají paprsky světla již různé směry. Ukazuje se, že přibližně stejné množství světla je emitováno v různých směrech.

Pokud je úhel dopadu reradiovaných paprsků na rozhraní sklo-vzduch větší než určitá hodnota, pak se odraz odráží zpět uvnitř skla, pak paprsky dopadají na opačnou hranici, tam se opět odrážejí ve stejném úhlu, takže po několika odrazech na konci paprsek zasáhne boční plochu rozbočovač. Na boční straně je pravítko fotodiody, který přeměňuje energii paprsků na elektřinu.

Vzhledem k tomu, že k opětovné emisi světla dochází rovnoměrně ve všech směrech, většina z nich, téměř 80%, padá na hranicích skla pod úhlem, který je přesně více než kritický, a proto se přenáší na řadu fotodiod na bočních plochách skla.

Solární koncentrátory tak mají následující výhody:

• za prvé, na rozdíl od konvenčních solárních panelů, kde fotoelektrické konvertory pokrývají celou plochu, zde jsou konvertory umístěny na čelních plochách, což snižuje náklady;

• zadruhé, díky své průhlednosti může být takový náboj vložen jako běžné okenní sklo.

Existují však i nevýhody, z nichž první je nízká účinnost, protože zde je mnohem nižší než účinnost konvenční solární panelya druhé je, že světlo dopadající do místnosti není čisté, ale mírně načervenalé. Jinými slovy, obyčejný průhledný solární koncentrátor je stále „barevný“ a není průhledný.

Druhá chyba byla odstraněna vědci z University of Michigan. Vědci vytvořili horní vrstvu organických molekul se speciální vlastností. Absorbují nejen ultrafialové záření, ale také část infračerveného spektra, poté jej znovu emitují do infračerveného světla, ale s jinou vlnovou délkou.

V důsledku toho vědci získali zcela nový pracovní koncentrátor, který neabsorbuje a nevyzařuje ve viditelném rozsahu spektra, to znamená, že je lidským okem vnímán jako obyčejné průhledné sklo.

Získané parametry umožňují široce představit tuto technologii pro různé aplikace. Tato okenní tabule budov, včetně výškových, jejichž fasády lze plně vybavit takovými průhlednými panely. Jedná se o obrazovky různých mobilních zařízení, jako jsou elektronické knihy, tablety, chytré telefony.Hlavním úkolem vývojářů je učinit neviditelné sluneční koncentrátory jako běžné brýle.

Richard Lunt podotýká, že navzdory prvnímu kroku je ještě hodně práce na zlepšení, na prvním místě - zlepšení účinnosti nového rozbočovače. Nyní byla dosažena účinnost přeměny sluneční energie na vzorek 1%, ale vývojáři říkají, že v tuto chvíli je cílem jejich zvýšení na 5%. Účinnost nejlepších barevných luminiscenčních solárních konvertorů dosahuje 7%.