Solfönster - transparenta solkoncentratorer

Ett team av forskare från University of Michigan, under ledning av Richard Lunt, har utvecklat en unik solkoncentrator som endast kan omvandla en del av solspektrumet till ultraviolett, vilket inte är synligt för det mänskliga ögat. Materialet är transparent för synligt ljus, vilket innebär att sådana transparenta solpaneler enkelt kan sättas in istället för fönsterglas, medan fönstret kommer att se helt bekant ut, som vanligt glas i det, men el kommer att genereras under vägen. Utvecklingen kallades "transparent självlysande solkoncentrator."

Färgade självlysande solkoncentratorer är redan allmänt kända, i vilken del av strålningsspektrumet på koncentratorn absorberas i det färgade övre skiktet och sedan rötras med en längre våglängd. Sedan, genom ett andra, genomskinligt skikt, riktas strålningen till sidoytan på koncentratorn, där linjen med fotodioder som omvandlar strålningen till elektrisk spänning är belägen.

När direkt solljus träffar navets övre lager har det en viss riktning. Men när återstrålning inträffar, efter att solljuset har absorberats, har ljusstrålarna redan olika riktningar. Det visar sig att ungefär samma mängd ljus släpps ut i olika riktningar.

Om infallningsvinkeln för de rötrerade strålarna vid gränssnittet mellan glas och luft är större än ett visst värde, sker reflektionen tillbaka inuti glaset, då faller strålarna på motsatt kant, där reflekteras de igen i samma vinkel, och så efter några reflektioner i slutet träffar strålen sidoytan nav. På sidoytan är en linjal fotodioder, som omvandlar strålarnas energi till elektricitet.

På grund av det faktum att ljusutsläpp sker enhetligt i alla riktningar, faller det mesta, nästan 80%, på glasets gränser i en vinkel som är exakt mer än kritisk, och överförs därför till linjen med fotodioder på sidoytorna på glaset.

Således har solkoncentratorer följande fördelar:

• för det första, till skillnad från konventionella solpaneler, där fotovoltaiska omvandlare täcker hela ytan, här omvandlarna är belägna på ytorna, vilket minskar kostnaden;

• för det andra, på grund av dess transparens, kan ett sådant nav sättas in som vanligt fönsterglas.

Men det finns också nackdelar, varav den första är låg effektivitet, för här är den mycket lägre än den för konventionella solpaneleroch den andra är att ljuset som faller in i rummet inte är rent, utan något rödaktigt. Med andra ord är en vanlig transparent solkoncentrator fortfarande "färg" och inte transparent.

Den andra bristen eliminerades av forskare från University of Michigan. Forskare har gjort det översta lagret av organiska molekyler med en speciell egenskap. De absorberar inte bara det ultravioletta, utan också en del av det infraröda spektrumet och sänder sedan ut det till infrarött ljus, utan med en annan våglängd.

Som ett resultat erhöll forskare en helt ny fungerande koncentrator, som inte absorberar och inte strålar i det synliga spektrumet, det vill säga det uppfattas av det mänskliga ögat som vanligt transparent glas.

De erhållna parametrarna gör det möjligt att introducera denna teknik för olika applikationer. Detta fönsterruta av byggnader, inklusive höghus, vars fasader kan vara fullt utrustade med sådana transparenta paneler. Dessa är skärmarna för olika mobila enheter, till exempel e-böcker, surfplattor, smartphones.Utvecklarnas huvuduppgift är att göra solkoncentratorer osynliga, som vanliga glasögon.

Richard Lunt konstaterar att trots det första steget finns det fortfarande mycket arbete att förbättra, i första hand - att förbättra effektiviteten i det nya navet. Nu har effektiviteten att konvertera solenergi till ett prov på 1% uppnåtts, men utvecklarna säger att just nu är deras mål att öka den till 5%. Effektiviteten hos de bästa av färgade självlysande solomvandlare når 7%.