Zonnepanelen - transparante zonneconcentrators

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Michigan, onder leiding van Richard Lunt, heeft een unieke zonneconcentrator ontwikkeld die slechts een deel van het zonnespectrum kan omzetten in ultraviolet, dat niet waarneembaar is voor het menselijk oog. Het materiaal is transparant voor zichtbaar licht, wat betekent dat dergelijke transparante zonnepanelen gemakkelijk kunnen worden geplaatst in plaats van vensterglas, terwijl het venster er volledig vertrouwd uitziet, zoals gewoon glas erin, maar onderweg wordt elektriciteit opgewekt. De ontwikkeling werd "transparante luminescente zonne-concentrator" genoemd.

Gekleurde luminescerende zonneconcentrators zijn al algemeen bekend, waarbij een deel van het spectrum van de straling die op de concentrator invalt, wordt geabsorbeerd in de gekleurde bovenste laag en vervolgens opnieuw wordt uitgestraald met een langere golflengte. Vervolgens wordt de straling door een tweede, transparante laag gericht naar het zijvlak van de concentrator, waar zich de lijn van fotodiodes bevindt die de straling in elektrische spanning omzetten.

Wanneer direct zonlicht de bovenste laag van de hub raakt, heeft deze een bepaalde richting. Maar wanneer re-straling optreedt, nadat het zonlicht is geabsorbeerd, hebben de lichtstralen al verschillende richtingen. Het blijkt dat ongeveer dezelfde hoeveelheid licht in verschillende richtingen wordt uitgestraald.

Als de invalshoek van de opnieuw uitgezonden stralen op het grensvlak van glas-lucht groter is dan een bepaalde waarde, vindt de reflectie terug in het glas plaats, dan vallen de stralen op de tegenoverliggende rand, daar worden ze opnieuw gereflecteerd onder dezelfde hoek, en dus na een paar reflecties aan het einde, raakt de straal het zijvlak hub. Aan de zijkant is een liniaal fotodiodes, die de energie van stralen omzet in elektriciteit.

Vanwege het feit dat lichtre-emissie uniform in alle richtingen optreedt, valt het grootste deel, bijna 80%, op de glasranden onder een hoek die precies meer dan kritisch is en daarom wordt overgedragen naar de lijn van fotodiodes op de zijvlakken van het glas.

Zo hebben zonne-concentrators de volgende voordelen:

• ten eerste, in tegenstelling tot conventionele zonnepanelen, waar fotovoltaïsche omzetters het hele oppervlak bedekken, hier bevinden de omzetters zich op de vlakken, dit verlaagt de kosten;

• ten tweede kan een dergelijke hub vanwege zijn transparantie worden ingevoegd zoals gewoon vensterglas.

Maar er zijn ook nadelen, waarvan de eerste een lage efficiëntie is, omdat deze hier veel lager is dan die van conventionele zonnepanelenen de tweede is dat het licht dat de kamer binnenvalt niet schoon is, maar enigszins roodachtig. Met andere woorden, een gewone transparante zonneconcentrator is nog steeds 'kleur' ​​en niet transparant.

De tweede fout werd geëlimineerd door onderzoekers van de Universiteit van Michigan. Wetenschappers hebben de bovenste laag organische moleculen gemaakt met een speciale eigenschap. Ze absorberen niet alleen het ultraviolet, maar ook een deel van het infraroodspectrum en geven het vervolgens opnieuw af in infrarood licht, maar met een andere golflengte.

Als gevolg hiervan verkregen wetenschappers een volledig nieuwe werkende concentrator, die niet absorbeert en niet uitstraalt in het zichtbare bereik van het spectrum, dat wil zeggen dat het door het menselijk oog wordt waargenomen als gewoon transparant glas.

Met de verkregen parameters kan deze technologie op grote schaal worden geïntroduceerd voor verschillende toepassingen. Dit zijn de ruiten van gebouwen, inclusief hoogbouw, waarvan de gevels volledig kunnen worden uitgerust met dergelijke transparante panelen. Dit zijn de schermen van verschillende mobiele apparaten, zoals e-books, tablets en smartphones.De hoofdtaak van de ontwikkelaars is om zonneconcentrators onzichtbaar te maken, zoals gewone glazen.

Richard Lunt merkt op dat er, ondanks de eerste stap, in de eerste plaats nog veel werk moet worden verricht om de efficiëntie van de nieuwe hub te verbeteren. De efficiëntie van zonne-energieconversie met een steekproef van 1% is nu bereikt, maar de ontwikkelaars zeggen dat hun doel op dit moment is om het te verhogen tot 5%. De efficiëntie van het beste van de geschilderde lichtgevende zonne-omvormers bereikt 7%.

Comments

[#1]

Het is duidelijk dat de toekomst ligt bij transparante concentrators. Met een verhoging van de efficiëntie tot 5% zullen ze zonnepanelen die al bekend zijn, sterk verplaatsen en in het huishoudelijke segment kunnen worden verdrongen.