Okna słoneczne - przezroczyste koncentratory słoneczne

Zespół naukowców z University of Michigan pod kierownictwem Richarda Lunta opracował unikalny koncentrator słoneczny, który może przekształcić tylko część widma słonecznego w ultrafiolet, który nie jest dostrzegalny dla ludzkiego oka. Materiał jest przezroczysty dla światła widzialnego, co oznacza, że ​​takie przezroczyste panele słoneczne można łatwo wstawić zamiast szyby, podczas gdy okno będzie wyglądać zupełnie znajomo, jak zwykłe szkło, ale po drodze będzie wytwarzana energia elektryczna. Rozwój nazwano „przezroczystym luminescencyjnym koncentratorem słonecznym”.

Barwne luminescencyjne koncentratory słoneczne są już powszechnie znane, w których część widma promieniowania padającego na koncentrator jest absorbowana w kolorowej górnej warstwie, a następnie poddawana promieniowaniu o większej długości fali. Następnie, poprzez drugą, przezroczystą warstwę, promieniowanie jest kierowane na boczną powierzchnię koncentratora, gdzie znajduje się linia fotodiod, które przekształcają promieniowanie w napięcie elektryczne.

Gdy bezpośrednie światło słoneczne uderza w górną warstwę piasty, ma określony kierunek. Ale kiedy nastąpi ponowne naświetlanie, po absorpcji światła słonecznego promienie światła mają już różne kierunki. Okazuje się, że w przybliżeniu ta sama ilość światła jest emitowana w różnych kierunkach.

Jeśli kąt padania ponownie napromieniowanych promieni na granicy faz szkło-powietrze jest większy niż pewna wartość, wówczas odbicie pojawia się z powrotem w szkle, następnie promienie padają na przeciwną granicę, tam są ponownie odbijane pod tym samym kątem, a więc po kilku odbiciach na końcu wiązka uderza w ścianę boczną piasta Na bocznej twarzy jest linijka fotodiody, który przekształca energię promieni w elektryczność.

Ponieważ reemisja światła zachodzi jednakowo we wszystkich kierunkach, większość z nich, prawie 80%, pada na krawędzie szkła pod kątem, który jest dokładnie większy niż krytyczny, a zatem jest przenoszona na linię fotodiod na bocznych powierzchniach szkła.

Zatem koncentratory słoneczne mają następujące zalety:

• po pierwsze, w przeciwieństwie do konwencjonalnych paneli słonecznych, w których konwertery fotoelektryczne pokrywają całą powierzchnię, tutaj konwertery znajdują się na powierzchniach czołowych, co zmniejsza koszt;

• po drugie, ze względu na przezroczystość, taką piastę można wstawić jak zwykłe szkło okienne.

Ale są też wady, z których pierwszą jest niska wydajność, ponieważ tutaj jest znacznie niższa niż w przypadku konwencjonalne panele słonecznea po drugie, światło wpadające do pokoju nie jest czyste, ale lekko czerwonawe. Innymi słowy, zwykły przezroczysty koncentrator słoneczny jest nadal „kolorowy”, a nie przezroczysty.

Druga wada została wyeliminowana przez naukowców z University of Michigan. Naukowcy stworzyli górną warstwę cząsteczek organicznych o specjalnej właściwości. Absorbują nie tylko ultrafiolet, ale także część widma w podczerwieni, a następnie emitują go ponownie do światła podczerwonego, ale o innej długości fali.

W rezultacie naukowcy uzyskali zupełnie nowy działający koncentrator, który nie absorbuje i nie promieniuje w widzialnym zakresie widma, czyli jest postrzegany przez ludzkie oko jako zwykłe przezroczyste szkło.

Uzyskane parametry pozwalają na szerokie wprowadzenie tej technologii do różnych zastosowań. To szyby okien budynków, w tym wieżowców, których fasady mogą być w pełni wyposażone w takie przezroczyste panele. Są to ekrany różnych urządzeń mobilnych, takich jak e-książki, tablety, smartfony.Głównym zadaniem twórców jest uczynienie koncentratorów słonecznych niewidocznymi, jak zwykłe szkła.

Richard Lunt zauważa, że ​​pomimo pierwszego kroku, wciąż jest wiele do zrobienia, przede wszystkim - poprawa wydajności nowego hubu. Teraz osiągnięto wydajność konwersji energii słonecznej na próbkę 1%, ale programiści twierdzą, że w tej chwili ich celem jest zwiększenie jej do 5%. Wydajność najlepszych kolorowych luminescencyjnych konwerterów słonecznych sięga 7%.