Слънчеви прозорци - прозрачни слънчеви концентратори

Екип от изследователи от университета в Мичиган, ръководен от Ричард Лунт, е разработил уникален слънчев концентратор, който може да преобразува само част от слънчевия спектър в ултравиолетов, който не се възприема от човешкото око. Материалът е прозрачен до видима светлина, което означава, че такива прозрачни слънчеви панели могат лесно да се поставят вместо стъкло на прозореца, докато прозорецът ще изглежда напълно познат, като обикновеното стъкло в него, но по пътя ще се генерира електричество. Развитието беше наречено „прозрачен луминесцентен слънчев концентратор“.

Цветните луминесцентни слънчеви концентратори вече са широко известни, в които част от спектъра на радиацията, падаща върху концентратора, се абсорбира в цветния горен слой, след което се облъчва отново с по-голяма дължина на вълната. След това, през втори, прозрачен слой, излъчването се насочва към страничната повърхност на концентратора, където се намира линията на фотодиодите, които преобразуват излъчването в електрическо напрежение.

Когато директната слънчева светлина удари горния слой на главината, тя има определена посока. Но когато настъпи повторно излъчване, след като слънчевата светлина се абсорбира, лъчите на светлината вече имат различни посоки. Оказва се, че приблизително същото количество светлина се излъчва в различни посоки.

Ако ъгълът на падене на променените лъчи на интерфейса стъкло-въздух е по-голям от определена стойност, тогава отражението се случва обратно вътре в чашата, след това лъчите падат на противоположната граница, там те отново се отразяват под същия ъгъл и така след няколко отражения в края лъчът удря страничното лице хъб. На страничното лице е владетел фотодиоди, която превръща енергията на лъчите в електричество.

Поради факта, че повторното излъчване на светлина се извършва равномерно във всички посоки, по-голямата част от него, почти 80%, пада върху стъклените граници под ъгъл, който е точно повече от критичен, и следователно се прехвърля в линията на фотодиодите на страничните повърхности на чашата.

По този начин слънчевите концентратори имат следните предимства:

• първо, за разлика от конвенционалните слънчеви панели, при които фотоелектрическите преобразуватели покриват цялата повърхност, тук преобразувателите са разположени на фасадите, това намалява разходите;

• второ, поради прозрачността си такъв хъб може да бъде поставен като обикновено стъкло на прозореца.

Но има и недостатъци, първият от които е ниската ефективност, защото тук тя е много по-ниска от тази на конвенционални соларни панелии второто е, че светлината, попадаща в стаята, не е чиста, а леко червеникава. С други думи, обикновен прозрачен слънчев концентратор все още е "цветен", а не прозрачен.

Вторият недостатък е отстранен от изследователи от университета в Мичиган. Учените са направили горния слой от органични молекули със специално свойство. Те абсорбират не само ултравиолетовия, но и част от инфрачервения спектър, след което го излъчват в инфрачервена светлина, но с различна дължина на вълната.

В резултат на това учените са получили напълно нов работещ концентратор, който не абсорбира и не излъчва във видимия обхват на спектъра, тоест се възприема от човешкото око като обикновено прозрачно стъкло.

Получените параметри позволяват широко да се въведе тази технология за различни приложения. Този прозоречен прозорец на сгради, включително високи сгради, чиито фасади могат да бъдат напълно оборудвани с такива прозрачни панели. Това са екраните на различни мобилни устройства, като електронни книги, таблети, смартфони.Основната задача на разработчиците е да направят слънчевите концентратори невидими, като обикновените очила.

Ричард Лунт отбелязва, че въпреки първата стъпка, има още много работа за подобряване, на първо място - подобряване на ефективността на новия хъб. Ефективността на преобразуването на слънчевата енергия чрез проба от 1% вече е постигната, но разработчиците казват, че в момента целта им е да я увеличат до 5%. Ефективността на най-добрите цветни луминесцентни слънчеви преобразуватели достига 7%.