Прозрачные солнечные панели для окон

Окна батареи. Прозрачные солнечные батареи. Работа и применение

Сравнительно недавно на рынке солнечной энергии стали появляться инновационные разработки, которые предполагают применение оконных стекол в качестве солнечных батарей. Это очень перспективная технология, которая может найти применение не только в городских высотках, но и во многих иных отраслях. При этом над возможностью преобразования окон в окна батареи работает множество компаний.

Одни предлагают устанавливать тонкие полосы кремниевых фотоэлементов прямо между стеклами в стеклопакетах. По внешнему виду подобные окна батареи напоминают открытые жалюзи, в результате они не перекрывают вид из окна. Другие предлагают использовать для окон стекла со специальным полупрозрачным покрытием. Подобный слой является активным, он преобразует световое излучение в электрическую энергию, аккумулируя в специальных полупрозрачных проводниках. Другие предлагают наклеивать на стекло пленку, обладающую свойствами солнечной батареи.

Устройство

Окна батареи в настоящее время выпускаются двух типов: на гибких подложках и на стеклянных основаниях. Но есть и другие разработки.

• Гибкие варианты напоминают тонировочную пленку, их наклеивают на прозрачные конструкции (панели остекления фасадов, окна и так далее). Их светопропускная способность составляет порядка 70%, что фактически не снижает уровня освещенности помещения. Делают их из гибкого композитного материала, который схож с пластиком.

• Второй вариант прозрачных панелей предполагает нанесение двухслойной пленки на закаленное стекло. На закаленную стеклянную подложку (в некоторых случаях триплекс) наносится тонкая пленка аморфного кремния. На нее сверху напыляется прозрачная микропленка кремния. Микропленка преобразует ИК-лучи, а аморфный кремний — видимый спектр.

• Ряд компаний решили не создавать полностью прозрачный фотоэлектрический элемент. Вместо этого они решили взять TLSC, то есть прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. TLSC–материал состоит из органических солей, он поглощает невидимое глазу излучение инфракрасного и ультрафиолетового спектра, в результате оно преобразуется в инфракрасные волны некоторой длины (они также невидимы). Указанное инфракрасное излучение идет к краям пластины, где установлены тонкие полоски фотоэлектрических солнечных батарей.
• Последней разработкой ученых является абсолютно прозрачный материал, который при поглощении солнечного света может генерировать его электричество. Материал представляет пленку из полупроводникового полимера, который насыщен углеродными «мячиками» фуллеренов. Уникальность этого материала в том, что при определенных условиях он формирует упорядоченную структуру, которая напоминает пчелиные соты при многократном приближении.

Принцип действия

• Прозрачные пленки для окон содержат активный люминесцентный слой. Небольшие органические молекулы поглощают определенные длины волн солнечного света. При этом имеется возможность настраивать структуру под определенные длины волн. Так эти материалы могут поглощать лишь ультрафиолет и лучи с практически инфракрасной длиной волны, чтобы впоследствии «подсвечивать» иную длину волны в инфракрасном диапазоне.
• «Светящийся» инфракрасный свет может быть преобразован в электроэнергию при помощи тонких полосок фотоэлектрических солнечных элементов батареи. Вследствие того, что указанные материалы не излучают и не поглощают свет в видимом спектре, то смотрятся они для человеческого глаза абсолютно прозрачно.
• Совершенно новый подход в создании окна батареи демонстрирует технология создания материала, который создает электрический ток при его облучении. Происходит это так:

— Через тонкий слой материала, который находится в жидком состоянии, направляются микроскопические капли воды.
— По мере остывания полимера капли равномерно распределяются по поверхности и испаряются.
— В результате создается текстура из шестиугольников, их плотность определяется скоростью испарения и определяет эффективность переноса заряда. Другими словами, чем плотнее упаковка, тем эффективнее материал.
— Нити полимера распределяются по граням шестиугольников. При этом они остаются пустыми, а сам материал выглядит практически полностью прозрачным. Однако плотно упакованные нити вдоль граней превосходно поглощают солнечный свет, а также проводят электрический ток, который в том числе создается при облучении солнечным светом материала.

Особенности

• Главная особенность уже создаваемых панелей заключается в применении невидимого спектра солнечных лучей, то есть его ультрафиолетовой и инфракрасной частей.
• Поглощение и «переработка» инфракрасного излучения позволяет добиться важного достоинства — минимизация теплового воздействия. Это крайне важно для стран с жарким климатом. Именно ИК-спектр лучей приводит к нагреванию поверхностей и необходимости охлаждать их. Прозрачные панели солнечных батарей поглощают ИК-лучи, при этом не разогреваются сами. В результате можно минимизировать траты на системы охлаждения.
• На текущий момент освоенные технологии прозрачных солнечных батарей демонстрируют малый КПД. Но с усовершенствованием технологий КПД будет повышаться. Даже малая производительность будет окупаться отсутствием необходимости поиска места установки и легкостью монтажа. Значительная площадь стеклянных конструкций, которые фактически не приносят практической пользы, позволит вырабатывать существенное количество электроэнергии.

Достоинства и недостатки

К достоинствам можно отнести:

• Удобство применения, нет необходимости искать дополнительное место для развертывания батарей, ведь они сами размещаются в стекле. Они не занимают места.
• Легкость монтажа.
• Экологичность.
• «электростекла» отбирают часть энергии света, вследствие чего здания меньше нагреваются. Это позволяет снизить затраты на вентиляцию и кондиционирование. Особенно это актуально в странах с солнечным и жарким климатом.
• Возможность широкого применения.

К недостаткам можно отнести:

• Окна батареи не совершенны и многие из них забирают часть света, которое должно попасть в помещение.
• Низкий КПД.
• Малая распространенность.
• Не проработанность технологий.

Перспективы и применение

Окна батареи в ближайшем будущем вполне могут заменить обычные стекла в:

• Домах и других зданиях.
• Электронных приборах.
• Автомобилях.

Некоторые компании уже производят стекла в небольших количествах для установки в зданиях, это японская корпорация Sharp и ряд других. Возможности применения подобного изобретения довольно обширны, но эффективность технологии на данный момент ограничивается несовершенством технологии. Уже апробированные технологии обеспечивают всего 1%, а более продвинутые — 5-7%.

Тем не менее, перспективы прозрачных солнечных батарей обширны. Так замена дисплея смартфона или ноутбука на новый «солнечный» экран позволит существенно увеличить срок его работы без подзарядки. Города будущего смогут превратиться в экологичные электростанции без установки дополнительного оборудования — здания смогут сами себя снабжать энергией.

Источник

Разработаны прозрачные солнечные панели. Из них можно будет делать окна

Солнечные батареи — это эффективный способ получения энергии

Однако, даже самые эффективные солнечные батареи приходится «укладывать» на крышу дома или мастерить специальную конструкцию для установки их на земле.

Корейские учёные решили расширить сферу применения фотоэлементов и сделали их прозрачными.

Солнечные батареи производят из кристаллического кремния, который сам по себе не пропускает свет. Пока другие исследователи пытались подобрать альтернативный материал для прозрачных фотоэлементов, корейские учёные выбрали более простой, но, как оказалось, более эффективный метод. Они просверлили в тонкой пластине множество микроскопических отверстий в определённом порядке.

Получилось или нет?

В итоге для человеческого глаза фотоэлемент стал прозрачным и практически бесцветным. Дело в том, что большую часть площади материала занимают отверстия диаметром около 100 мкм каждая, которые свободно пропускают свет.

Остальная поверхность по-прежнему способна конвертировать солнечную энергию в электричество. По словам создателей, их батарея достигает 12,2% эффективности против стандартных 20-25%.

Учёные собираются заменить новыми солнечными панелями обычные окна — они даже провели серию тестов, однако пока не смогли добиться стабильного результата.

В будущем авторы проекта планируют увеличить эффективность прозрачной батареи до 15%, а также сделать её более прочной.

Не исключено, что в перспективе эту разработку могут внедрить в экраны смартфонов, планшетов, ноутбуков и других мобильных устройств, повысив тем самым их автономность.

Правда или вымысел?

Последнее выражение — стандартная мечта не только учёных, но и маркетологов. Ведь сколько уже с 2015 году ведётся разработок по внедрению прозрачных солнечных панелей на основе различных технологий (от традиционного кремния до перовскита — «материала будущего»), а коммерческих образцов в более-менее промышленных масштабах мы не увидели.

А вот «российская компания» Caviar и так выпускает телефон на солнечной батарее . Да не просто телефон, а iPhone X Tesla. Видео об этом телефоне ниже:

А как вы считаете, есть ли будущее у прозрачных солнечных панелей и будут ли здания по-настоящему энергоэффективны и энергонезависимы или это очередные россказни учёных, направленные на привлечение грантов?

Источник

Разработаны прозрачные солнечные панели. Из них можно будет делать окна

Солнечные батареи — это эффективный способ получения энергии, однако даже современные решения обладают крупными габаритами. В большинстве случаев их располагают либо на отдельных полигонах, либо на крышах домов. Учёные решили расширить сферу применения фотоэлементов и сделали их прозрачными.

Прозрачный фотоэлемент

Солнечные батареи производят из кристаллического кремния, который сам по себе не пропускает свет. Пока другие исследователи пытались подобрать альтернативный материал для прозрачных фотоэлементов, корейские учёные выбрали более простой, но, как оказалось, более эффективный метод. Они просверлили в тонкой пластине множество микроскопических отверстий в определённом порядке.

В итоге для человеческого глаза фотоэлемент стал прозрачным и практически бесцветным. Дело в том, что большую часть площади материала занимают отверстия диаметром около 100 мкм каждая, которые свободно пропускают свет. Остальная поверхность по-прежнему способна конвертировать солнечную энергию в электричество. По словам создателей, их батарея достигает 12,2% эффективности против стандартных 20-25%.

Учёные собираются заменить новыми солнечными панелями обычные окна — они даже провели серию тестов, однако не смогли добиться стабильного результата. В будущем авторы проекта планируют увеличить эффективность прозрачной батареи до 15%, а также сделать её более прочной. Не исключено, что в перспективе эту разработку могут внедрить в экраны смартфонов, планшетов, ноутбуков и других мобильных устройств, повысив тем самым их автономность.

Источник

Как корейцы разработали прозрачные слоеные фотоэлементы для окон и почему это никому не нужно?

Прозрачные солнечные элементы могли бы ускорить переход к чистой энергетике. Их можно было бы наносить на окна многоэтажек, витрины магазинов, автомобили, экраны смартфонов. Корейские ученые предложили новую конструкцию таких фотоэлементов, обладающей тремя важными преимуществами.

В попытке смягчить климатический кризис и обеспечить переход на чистые источники энергии исследователи разрабатывают концепцию получения электричества из солнечного света путем интеграции фотоэлементов в окна, транспортные средства, экраны смартфонов и другие объекты. Но для этого солнечные элементы должны быть удобными и прозрачными, пишет EurekAlert.

Традиционные органические солнечные элементы бывают либо «мокрого» типа (на основе растворов), либо «сухого» (из металлооксидных полупроводников).

У вторых есть небольшое преимущество перед первыми: они более надежные, экологичные и эффективные. Более того, металл-оксиды хорошо подходят для улавливания ультрафиолетового света. Несмотря на все это, однако, потенциал прозрачных фотоэлементов из металл-оксидных полупроводников до сих пор не изучен до конца.

Solar-News есть везде

Ученые из Инчхонского национального института придумали инновационный дизайн прозрачных металлооксидных фотоэлементов. Они нанесли сверхтонкий слой кремния между двумя прозрачными металлооксидными полупроводниками — из оксида цинка и оксида никеля.

У этой конструкции есть три преимущества

Во-первых , она позволяет использовать свет более длинных волн, в отличие от обычных прозрачных фотоэлементов.

Во-вторых , происходит более эффективный сбор фотонов.

В-третьих, обеспечивается ускоренный перенос заряженных частиц к электродам. Вдобавок, такие элементы могут в потенциале генерировать электричество даже при слабом освещении — например, в облачные или дождливые дни.

Немного о прошлом

В конце лета международная команда ученых представила солнечные панели с 10,8% эффективности и 45,8% прозрачности — рекордными показателями для элементов подобного типа. При разработке панелей специалисты использовали вместо кремния органические соединения на основе карбона.

Новый материал предлагает комбинацию из двух органических молекул, спроектированных для поглощения света в ближнем инфракрасном диапазоне, на который приходится большая часть энергии солнечного света. Ученым удалось разработать оптическое покрытие для увеличения мощности, которое одновременно повышает как эффективность панелей, так и их прозрачность. Последние два фактора, ранее, противоречили друг другу.

Ключевая особенность новых панелей — совокупность энергоэффективности и прозрачности. По словам авторов исследования, фасады небоскребов станут идеальным местом для органических солнечных элементов. В отличии от совсем непрозрачного кремния, новые панели напоминают стекла от обычных солнцезащитных очков.

Дырявые солнечные элементы

Ну, а ещё раньше корейские учёные уже изготовили «дырчатые» солнечные элементы . Они похожи на стандартные кремниевые солнечные элементы, имеют те же преимущества (больший КПД и срок службы) перед органическими, но пропускают около 15% видимого спектра

В будущем авторы проекта планируют увеличить эффективность прозрачной батареи до 15%, а также сделать её более прочной.

Не исключено, что в перспективе эту разработку могут внедрить в экраны смартфонов, планшетов, ноутбуков и других мобильных устройств, повысив тем самым их автономность.

Другие новости на сайте Solar-News.ru

Я вижу, что вам понравилась статья.

Если это действительно так — прокачайте свою ленту Дзен: поставьте лайк и подпишитесь на канал .

Вероятно, вам также понравятся следующие материалы :

Ниже — видеолайфхак, как можно автоматизировать полив на даче с помощью автономного колодца на энергии солнца:

Источник