Solarfenster - transparente Solarkonzentratoren

Ein Forscherteam der University of Michigan unter der Leitung von Richard Lunt hat einen einzigartigen Solarkonzentrator entwickelt, der nur einen Teil des Sonnenspektrums in ultraviolettes Licht umwandeln kann, das für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Das Material ist für sichtbares Licht transparent, was bedeutet, dass solche transparenten Sonnenkollektoren leicht anstelle von Fensterglas eingesetzt werden können, während das Fenster wie gewöhnliches Glas völlig vertraut aussieht, aber auf dem Weg wird Strom erzeugt. Die Entwicklung wurde als "transparenter lumineszierender Solarkonzentrator" bezeichnet.

Farbige lumineszierende Solarkonzentratoren sind bereits weithin bekannt, bei denen ein Teil des Spektrums der auf den Konzentrator einfallenden Strahlung in der farbigen oberen Schicht absorbiert und dann mit einer längeren Wellenlänge erneut abgestrahlt wird. Dann wird die Strahlung durch eine zweite transparente Schicht auf die Seitenfläche des Konzentrators gerichtet, wo sich eine Reihe von Fotodioden befindet, die die Strahlung in elektrische Spannung umwandeln.

Wenn direktes Sonnenlicht auf die oberste Schicht des Hubs trifft, hat es eine bestimmte Richtung. Wenn jedoch eine erneute Strahlung auftritt, haben die Lichtstrahlen nach der Absorption des Sonnenlichts bereits unterschiedliche Richtungen. Es stellt sich heraus, dass ungefähr die gleiche Lichtmenge in verschiedene Richtungen emittiert wird.

Wenn der Einfallswinkel der abgestrahlten Strahlen an der Glas-Luft-Grenzfläche größer als ein bestimmter Wert ist, tritt die Reflexion wieder im Glas auf, dann fallen die Strahlen auf die entgegengesetzte Grenze, dort werden sie wieder im gleichen Winkel reflektiert, und so trifft der Strahl nach einigen Reflexionen am Ende auf die Seitenfläche Nabe. Auf der Seitenfläche befindet sich ein Lineal Fotodioden, die die Energie der Strahlen in Elektrizität umwandelt.

Aufgrund der Tatsache, dass die Lichtreemission gleichmäßig in alle Richtungen erfolgt, fällt das meiste davon, fast 80%, in einem Winkel, der genau mehr als kritisch ist, auf die Glasränder und wird daher auf die Linie der Fotodioden auf den Seitenflächen des Glases übertragen.

Solarkonzentratoren haben somit folgende Vorteile:

• Erstens reduziert dies im Gegensatz zu herkömmlichen Solarmodulen, bei denen fotoelektrische Wandler die gesamte Oberfläche bedecken, hier die Konverter auf den Flächen. Dies reduziert die Kosten.

• zweitens kann eine solche Nabe aufgrund ihrer Transparenz wie gewöhnliches Fensterglas eingesetzt werden.

Es gibt aber auch Nachteile, von denen der erste ein geringer Wirkungsgrad ist, weil er hier viel geringer ist als der von konventionelle Sonnenkollektorenund das zweite ist, dass das Licht, das in den Raum fällt, nicht sauber, sondern leicht rötlich ist. Mit anderen Worten, ein gewöhnlicher transparenter Solarkonzentrator ist immer noch „Farbe“ und nicht transparent.

Der zweite Fehler wurde von Forschern der University of Michigan behoben. Wissenschaftler haben die oberste Schicht organischer Moleküle mit einer besonderen Eigenschaft hergestellt. Sie absorbieren nicht nur das Ultraviolett, sondern auch einen Teil des Infrarotspektrums und emittieren es dann wieder in Infrarotlicht, jedoch mit einer anderen Wellenlänge.

Als Ergebnis erhielten die Wissenschaftler einen völlig neuen Arbeitskonzentrator, der im sichtbaren Bereich des Spektrums nicht absorbiert und nicht strahlt, dh vom menschlichen Auge als gewöhnliches transparentes Glas wahrgenommen wird.

Die erhaltenen Parameter ermöglichen es, diese Technologie für verschiedene Anwendungen umfassend einzuführen. Diese Fensterscheiben von Gebäuden, einschließlich Hochhäusern, deren Fassaden mit solchen transparenten Paneelen voll ausgestattet werden können. Dies sind die Bildschirme verschiedener mobiler Geräte wie E-Books, Tablets und Smartphones.Die Hauptaufgabe der Entwickler ist es, Solarkonzentratoren wie gewöhnliche Gläser unsichtbar zu machen.

Richard Lunt merkt an, dass trotz des ersten Schritts noch viel zu verbessern ist - die Effizienz des neuen Hubs zu verbessern. Der Wirkungsgrad der Solarenergieumwandlung durch eine Stichprobe von 1% wurde nun erreicht, aber die Entwickler sagen, dass ihr Ziel derzeit darin besteht, ihn auf 5% zu steigern. Der Wirkungsgrad der besten lackierten Lumineszenz-Solarkonverter erreicht 7%.