Saulės langai - skaidrūs saulės koncentratoriai

Mičigano universiteto tyrėjų komanda, vadovaujama Ričardo Lunt, sukūrė unikalų saulės koncentratorių, galintį paversti tik dalį saulės spektro ultravioletiniu spinduliu, kurio žmogaus akys nesuvokia. Medžiaga yra skaidri iki matomos šviesos, o tai reiškia, kad tokias skaidrias saulės baterijas galima lengvai įstatyti vietoj lango stiklo, o langas atrodys visiškai pažįstamas, kaip ir paprastas stiklas, tačiau pakeliui bus gaminama elektra. Kūrimas buvo vadinamas „skaidriu liuminescenciniu saulės koncentratoriumi“.

Spalvoti liuminescenciniai saulės koncentratoriai jau yra plačiai žinomi, kai dalis koncentratoriaus spinduliuotės spektro yra sugeriami spalvotame viršutiniame sluoksnyje, o po to pakartotinai perduodami ilgesniam bangos ilgiui. Tada per antrą skaidrų sluoksnį spinduliuotė nukreipiama į koncentratoriaus šoninį paviršių, kur yra fotodiodų linija, kuri radiaciją paverčia elektros įtampa.

Kai tiesioginiai saulės spinduliai patenka į viršutinį stebulės sluoksnį, jis turi tam tikrą kryptį. Bet kai įvyksta pakartotinė radiacija, po to, kai sugeriama saulės šviesa, šviesos spinduliai jau turi skirtingas puses. Pasirodo, kad skirtingomis kryptimis skleidžiama maždaug tas pats šviesos kiekis.

Jei pakartotinių spindulių kritimo kampas stiklo ir oro sąsajoje yra didesnis nei tam tikra reikšmė, tada atspindys įvyksta atgal stiklo viduje, tada spinduliai nukrinta ant priešingos ribos, ten jie vėl atsispindi tuo pačiu kampu, taigi po kelių atspindžių gale spindulys smogia į šoną. mazgas. Šoniniame veide yra liniuotė fotodiodai, kuris spindulių energiją paverčia elektra.

Dėl to, kad šviesos pakartotinis skleidimas vyksta tolygiai visomis kryptimis, didžioji jo dalis, beveik 80%, patenka ant stiklo kraštų tiksliai daugiau nei kritiniu kampu, todėl yra perkeliama į fotodiodų liniją stiklo šonuose.

Taigi saulės koncentratoriai turi šiuos privalumus:

• pirma, skirtingai nei įprasti saulės kolektoriai, kur fotoelektriniai keitikliai padengia visą paviršių, čia keitikliai yra ant veido, tai sumažina sąnaudas;

• antra, dėl savo skaidrumo tokį stebulę galima įstatyti kaip įprastą lango stiklą.

Tačiau yra ir trūkumų, iš kurių pirmasis yra mažas efektyvumas, nes čia jis yra daug mažesnis nei įprastos saulės baterijoso antra, į kambarį patenkanti šviesa nėra švari, bet šiek tiek rausva. Kitaip tariant, paprastas skaidrus saulės koncentratorius vis dar yra „spalvos“, o ne skaidrus.

Antrąją ydą pašalino Mičigano universiteto tyrėjai. Mokslininkai padarė viršutinį organinių molekulių sluoksnį, turinčią ypatingą savybę. Jie sugeria ne tik ultravioletinius spindulius, bet ir dalį infraraudonųjų spindulių spektro, tada vėl skleidžia jį į infraraudonąją šviesą, tačiau skirtingo bangos ilgio.

Dėl to mokslininkai išgavo visiškai naują veikiantį koncentratorių, kuris nesugeria ir nespinduliuoja matomame spektro diapazone, tai yra, žmogaus akis jį suvokia kaip paprastą skaidrų stiklą.

Gauti parametrai leidžia plačiai pritaikyti šią technologiją įvairioms reikmėms. Tai pastatų, įskaitant aukštybinius langus, kurių fasadai gali būti pilnai įrengti tokiomis skaidriomis plokštėmis. Tai yra įvairių mobiliųjų įrenginių, tokių kaip elektroninės knygos, planšetiniai kompiuteriai, išmanieji telefonai, ekranai.Pagrindinis kūrėjų uždavinys yra padaryti saulės koncentratorius nematomus, kaip ir įprastus akinius.

Richardas Lunt pažymi, kad nepaisant pirmojo žingsnio, dar reikia daug ką patobulinti, visų pirma - pagerinti naujojo mazgo efektyvumą. Saulės energijos konvertavimo efektyvumas 1% pavyzdžiu dabar buvo pasiektas, tačiau kūrėjai sako, kad šiuo metu jų tikslas yra padidinti jį iki 5%. Geriausių dažytų liuminescencinių saulės keitiklių efektyvumas siekia 7%.