Saules logi - caurspīdīgi saules koncentrāti

Mičiganas universitātes pētnieku grupa Ričarda Lunt vadībā ir izstrādājusi unikālu saules koncentrātu, kas tikai daļu no saules spektra var pārveidot ultravioletā krāsā, kas cilvēka acij nav uztverama. Materiāls ir caurspīdīgs redzamajai gaismai, kas nozīmē, ka šādus caurspīdīgus saules paneļus var viegli ievietot loga stikla vietā, savukārt logs izskatīsies pilnīgi pazīstams, tāpat kā parasts stikls tajā, bet elektrība tiks ražota visa ceļa garumā. Attīstību sauca par "caurspīdīgu luminiscējošu saules koncentrētāju".

Krāsaini luminiscējoši saules koncentrāti jau ir plaši pazīstami, kuros daļa no koncentrāta izstarotā starojuma spektra tiek absorbēta krāsainā augšējā slānī, pēc tam to atkārtoti izstaro ar garāku viļņa garumu. Pēc tam caur otru caurspīdīgu slāni starojums tiek novirzīts uz koncentratora sānu virsmu, kur atrodas fotodiožu līnija, kas pārveido starojumu elektriskajā spriegumā.

Kad tiešie saules stari nonāk trubas augšējā slānī, tam ir noteikts virziens. Bet, kad notiek atkārtota radiācija, pēc saules gaismas absorbcijas, gaismas stariem jau ir dažādi virzieni. Izrādās, ka dažādos virzienos tiek izstarots aptuveni vienāds gaismas daudzums.

Ja atkārtoti izstaroto staru kritiena leņķis pie stikla un gaisa saskarnes ir lielāks par noteiktu vērtību, tad atstarošana notiek atpakaļ stikla iekšienē, tad stari nokrīt uz pretējās robežas, tur tie atkal tiek atspoguļoti tādā pašā leņķī, un tā, pēc dažām pārdomām beigās, stars triecas pret sānu virsmu rumbas. Sānu pusē ir lineāls fotodiodes, kas pārveido staru enerģiju elektrībā.

Sakarā ar to, ka gaismas atkārtota izstarošana notiek vienmērīgi visos virzienos, lielākā daļa no tā, gandrīz 80%, nokrīt uz stikla malām leņķī, kas ir tieši vairāk nekā kritisks, un tāpēc tiek pārnests uz fotodiodu līniju stikla sānu virsmās.

Tādējādi saules koncentrātiem ir šādas priekšrocības:

• pirmkārt, atšķirībā no parastajiem saules paneļiem, kur fotoelektriskie pārveidotāji pārklāj visu virsmu, šeit pārveidotāji atrodas uz virsmām, tas samazina izmaksas;

• otrkārt, caurspīdīguma dēļ šādu koncentratoru var ievietot tāpat kā parastu logu stiklu.

Bet ir arī trūkumi, no kuriem pirmais ir zema efektivitāte, jo šeit tas ir daudz zemāks nekā parastie saules paneļiun otrais ir tas, ka telpā iekritušā gaisma nav tīra, bet nedaudz sarkanīga. Citiem vārdiem sakot, parasts caurspīdīgs saules koncentrāts joprojām ir “krāsains” un nav caurspīdīgs.

Otro trūkumu novērsa Mičiganas universitātes pētnieki. Zinātnieki ir izveidojuši organisko molekulu augšējo slāni ar īpašu īpašību. Viņi absorbē ne tikai ultravioleto starojumu, bet arī daļu infrasarkanā spektra, pēc tam to atkārtoti izstaro infrasarkanajā gaismā, bet ar atšķirīgu viļņa garumu.

Rezultātā zinātnieki ieguva pilnīgi jaunu darba koncentrātu, kas neuzsūc un neizstaro redzamajā spektra diapazonā, tas ir, cilvēka acs to uztver kā parastu caurspīdīgu stiklu.

Iegūtie parametri ļauj šo tehnoloģiju plaši ieviest dažādiem lietojumiem. Tās ir ēku logu rūtis, ieskaitot daudzstāvu ēkas, kuru fasādes var pilnībā aprīkot ar šādiem caurspīdīgiem paneļiem. Tie ir dažādu mobilo ierīču, piemēram, e-grāmatu, planšetdatoru, viedtālruņu, ekrāni.Izstrādātāju galvenais uzdevums ir padarīt saules koncentratorus neredzamus, tāpat kā parastās brilles.

Ričards Lants atzīmē, ka, neraugoties uz pirmo soli, vēl ir daudz darba, lai uzlabotu, pirmkārt, - jaunā rumbas efektivitātes uzlabošanu. Saules enerģijas pārveidošanas efektivitāte, izmantojot 1% paraugu, tagad ir sasniegta, taču izstrādātāji saka, ka šobrīd viņu mērķis ir to palielināt līdz 5%. Labāko krāsaino luminiscējošo saules pārveidotāju efektivitāte sasniedz 7%.