Napelemes ablakok - átlátszó napenergia-koncentrátorok

A Michigan-i Egyetem kutatócsoportja, Richard Lunt vezetésével, kifejlesztett egy egyedülálló napkoncentrátort, amely a nap spektrumának csak egy részét képes ultraibolyavá alakítani, amely az emberi szem számára nem érzékelhető. Az anyag átlátszó a látható fény számára, ami azt jelenti, hogy az ilyen átlátszó napelemeket könnyen be lehet helyezni ablaküveg helyett, miközben az ablak teljesen ismerősnek tűnik, mint a benne lévő szokásos üveg, de az út mentén áramot termel. A fejlesztést "átlátszó lumineszcens napkoncentrátornak" nevezték.

A színes lumineszcens napkollektorok már széles körben ismertek, amelyekben a koncentrátort érintő sugárzás spektrumának egy része a színes felső rétegben abszorbeálódik, majd hosszabb hullámhosszúsággal újra besugárzódik. Ezután egy második átlátszó rétegen keresztül a sugárzás a koncentrátor oldalsó felületére irányul, ahol egy olyan fotodiod-vonal található, amely a sugárzást elektromos feszültségré alakítja.

Amikor a közvetlen napfény eléri az agy felső rétegét, akkor bizonyos irányba mutat. Amikor azonban újra sugárzás következik be, a napfény elnyelése után a fénysugarak már különböző irányba mutatnak. Kiderült, hogy körülbelül azonos mennyiségű fény bocsát ki különböző irányokba.

Ha az átitatott sugarak beesési szöge az üveg-levegő határfelületen nagyobb, mint egy bizonyos érték, akkor a visszaverődés az üveg belsejében fordul elő, majd a sugarak az ellenkező határra esnek, ott ismét ugyanazon a szögben visszatükröződnek, és így a végén néhány visszaverődés után a gerenda eléri az oldalfelületet hub. Az oldalsó oldalon van egy vonalzó fotodióda, amely a sugarak energiáját villamos energiává alakítja.

Annak a ténynek köszönhetően, hogy a fény újbóli kibocsátása minden irányban egyenletesen fordul elő, annak nagy része, csaknem 80% -a esik az üveg szélére egy pontosan kritikus szögben, és ezért az üveg oldalsó felületein áthelyeződik a fotodiodok vonalára.

A napenergia-koncentrátorok tehát a következő előnyökkel rendelkeznek:

• egyrészt a hagyományos napelemekkel ellentétben, ahol a fotovoltaikus konverterek a teljes felületet lefedik, itt a konverterek az arcon vannak elhelyezve, ez csökkenti a költségeket;

• másodszor, átlátszósága miatt egy ilyen kerékagy beilleszthető, mint a szokásos ablaküveg.

De vannak olyan hátrányok is, amelyek közül az első alacsony hatékonyságú, mert itt sokkal alacsonyabb, mint a hagyományos napelemeka második az, hogy a helyiségbe eső fény nem tiszta, hanem kissé vöröses. Más szavakkal: egy szokásos átlátszó napenergia-koncentrátor még mindig “színes” és nem átlátszó.

A második hibát a Michigan-i Egyetem kutatói távolították el. A tudósok különleges tulajdonsággal készítették a szerves molekulák felső rétegét. Nemcsak az ultraibolya, hanem az infravörös spektrum egy részét is elnyelik, majd infravörös fénybe engedik vissza, de eltérő hullámhosszúsággal.

Ennek eredményeként a tudósok egy teljesen új működő koncentrátort kaptunk, amely nem abszorbeálja és nem sugároz a spektrum látható tartományában, azaz az emberi szem úgy látja, mint rendes átlátszó üveg.

A kapott paraméterek lehetővé teszik ezen technológia széles körű bevezetését különféle alkalmazásokhoz. Ezek azok az épületek ablakai, beleértve a sokemeletes épületeket is, amelyek homlokzata teljes mértékben felszerelhető ilyen átlátszó panelekkel. Ezek a különféle mobil eszközök képernyői, például e-könyvek, táblagépek, okostelefonok.A fejlesztők fő feladata az, hogy a napenergia-koncentrátumokat láthatatlanná tegyék, mint a közönséges szemüvegeket.

Richard Lunt megjegyzi, hogy az első lépés ellenére még mindig sok a javítás, mégpedig az új csomópont hatékonyságának javítása. A napenergia átalakításának hatékonysága már 1% -os mintával elérte, ám a fejlesztők szerint jelenleg a cél az, hogy 5% -ra növeljék. A legjobb színes fényforrású napenergia-átalakítók hatékonysága eléri a 7% -ot.