Ferestre solare - concentratoare solare transparente

O echipă de cercetători de la Universitatea Michigan, condusă de Richard Lunt, a dezvoltat un concentrator solar unic care poate converti doar o parte din spectrul solar în ultraviolete, ceea ce nu este perceptibil pentru ochiul uman. Materialul este transparent la lumină vizibilă, ceea ce înseamnă că astfel de panouri solare transparente pot fi introduse cu ușurință în loc de geamul ferestrei, în timp ce fereastra va arăta complet familiar, precum sticla obișnuită în ea, dar electricitatea va fi generată pe parcurs. Dezvoltarea a fost numită „concentrator solar luminiscent transparent”.

Concentratoarele solare luminescente colorate sunt deja cunoscute, în care o parte din spectrul incidentului de radiație de pe concentrator este absorbit în stratul superior colorat, apoi reradicat cu o lungime de undă mai lungă. Apoi, printr-un al doilea strat transparent, radiația este direcționată către fața laterală a concentratorului, unde este amplasată linia fotodiodelor care transformă radiația în tensiune electrică.

Când lumina soarelui direct lovește stratul superior al butucului, acesta are o anumită direcție. Dar când apare re-radiația, după ce lumina soarelui este absorbită, razele de lumină au deja direcții diferite. Se dovedește că aproximativ aceeași cantitate de lumină este emisă în direcții diferite.

Dacă unghiul de incidență al razelor reradiate la interfața sticlă-aer este mai mare decât o anumită valoare, atunci reflecția are loc în interiorul geamului, atunci razele cad pe marginea opusă, acolo sunt din nou reflectate în același unghi și astfel, după câteva reflexii la final, fasciculul lovește fața laterală hub. Pe fața laterală este un conducător fotodiode, care transformă energia razelor în electricitate.

Datorită faptului că reemisia de lumină are loc uniform în toate direcțiile, cea mai mare parte, aproape 80%, cade pe marginile sticlei într-un unghi care este exact mai mult decât critic și, prin urmare, este transferată pe linia fotodiodelor de pe fețele laterale ale sticlei.

Astfel, concentratoarele solare au următoarele avantaje:

• în primul rând, spre deosebire de panourile solare convenționale, unde convertoarele fotovoltaice acoperă întreaga suprafață, aici convertoarele sunt amplasate pe fețe, acest lucru reduce costul;

• în al doilea rând, datorită transparenței sale, un astfel de butuc poate fi introdus ca o sticlă obișnuită pentru ferestre.

Există însă și dezavantaje, dintre care primul este o eficiență scăzută, deoarece aici este mult mai mic decât cel al panouri solare convenționaleiar al doilea este că lumina care cade în cameră nu este curată, ci ușor roșiatică. Cu alte cuvinte, un concentrator solar obișnuit transparent este încă „color” și nu este transparent.

Al doilea defect a fost eliminat de cercetătorii de la Universitatea Michigan. Oamenii de știință au realizat stratul superior al moleculelor organice cu o proprietate specială. Aceștia absorb nu numai ultravioleta, ci și o parte din spectrul infraroșilor, apoi îl re-emit în lumină infraroșie, dar cu o lungime de undă diferită.

Drept urmare, oamenii de știință au obținut un concentrator de lucru complet nou, care nu se absoarbe și nu radiază în domeniul vizibil al spectrului, adică este perceput de ochiul uman ca o sticlă transparentă obișnuită.

Parametrii obținuți permit introducerea pe scară largă a acestei tehnologii pentru diverse aplicații. Acestea sunt vitrinele clădirilor, inclusiv cele înalte, ale căror fațade pot fi complet echipate cu astfel de panouri transparente. Acestea sunt ecranele diferitelor dispozitive mobile, precum cărți electronice, tablete, smartphone-uri.Principala sarcină a dezvoltatorilor este de a face invizibile concentratoarele solare, precum ochelarii obișnuiți.

Richard Lunt remarcă faptul că, în ciuda primului pas, există încă multă muncă de îmbunătățit, în primul rând - îmbunătățirea eficienței noului hub. Eficiența conversiei energiei solare cu un eșantion de 1% a fost acum obținută, dar dezvoltatorii spun că în acest moment obiectivul lor este creșterea acesteia la 5%. Eficiența celor mai bune convertoare solare luminiscente pictate ajunge la 7%.