Солнечная панель вместо окна

09.01.2018

В 2012 году Sharp анонсировала новую полупрозрачную (затемненную) солнечную панель, которая предназначена для использования в балконах или в виде окон в высотных зданиях, где она может генерировать энергию, а также пропускать свет.

Изначально предполагалось использовать в качестве остекления балконов и больших зданий, фото © Sharp Japan
Изначально предполагалось использовать в качестве остекления балконов и больших зданий, фото © Sharp Japan

Предполагалось, что через тонированное стекло не будет видно помещение, и в то же время частично отражать солнечный свет, чтобы в помещении не было жарко.

Эффективность таких солнечных панелей по данным производителя составляет 6,8% при максимальной мощности 95 Вт, что является достаточно низкими показателями.

Развитие идеи

Дальнейшее развитие идеи анонсировали совсем недавно. Эту идею подхватили многие ученые и инженеры. Представьте, что окно составляет от 20% площади фасада любого строения. А это большой потенциал для исследования и хорошая возможность использовать солнечную энергию для того же жилища.

Но в первую очередь - это большой рынок незанятой ниши!

Оконный рынок самый прибыльный и конкурентный на сегодняшний день, а среднее время замены окна на новое составляет 8-10 лет.

Так начали появляться новые образцы "солнечных" стекол для производства энергии.

Такая прозрачная солнечная панель может произвести 40 процентов электроэнергии в США, заявляет Мичиганский государственный университет
Такая прозрачная солнечная панель может произвести 40 процентов электроэнергии в США, заявляет Мичиганский государственный университет

Небольшая заметка в sciencedaily.com (ScienceDaily, 23 October 2017) привлекла мое внимание со следующей публикацией: Технология будущего - в Мичиганском университете впервые внедрили прозрачные солнечные модули.

Профессор Ричард Лунт (Richard Lunt) и его коллеги из МГУ впервые разработали прозрачный люминесцентный солнечный концентратор, который при размещении на окне создает солнечную энергию, не нарушая зрение.

Потенциал стекольного рынка в США, по оценкам разработчиков, от 5 до 7 миллиардов квадратных метров. Таким образом, они полагают, если заменить все стеклопакеты новыми, то они покроют потребность электроэнергии в США на 40 процентов.

Теперь можете представить потенциал рынка в России и других странах...

Возможно через десятки лет будет такая реклама
Возможно через десятки лет будет такая реклама

Какие я вижу преимущества:

1. Не требуется больше искать площади под установку солнечных панелей (крыши, парковка, прилегающие земли и др.).

2. Больше окно - больше энергии, которую можно также использовать на отопление дома.

3. Использовать в окнах автомобиле-, кораблестроении.

4. Запустить производство прозрачных самозаряжающихся планшетов, смартфонов и мониторов.

Только 1,5% производиться электроэнергии солнечными панелями в США, а в Европе и других странах этот показатель значительно ниже. В Германии государством субсидируются установки солнечных панелей, а излишки энергии они готовы выкупать у населения.

Как результат

Солнечное окно с двойным остеклением так звучит в заголовке:

"Исследователи создают двухпанельные солнечные окна, которые генерируют электричество с большей эффективностью и создают затенение и хорошее шумо- и теплоизоляцию." DOE/Los Alamos National Laboratory

Эта заметка напечатана на основе публикации Кайфэн Ву (Kaifeng Wu), Хунбо Ли (Hongbo Li) и Виктор Климова, "Тандемные люминесцентные солнечные концентраторы на основе инженерных квантовых точек", в научном журнале Nature Photonics, DOI 10.1038 / s41566-017-0070-7, 1 января 2018 года.

Все это стало возможным благодаря новой оконной архитектуре, которая использует два уровня квантовых точек, которые поглощают разные части солнечного спектра. Такой подход дополняет существующую фотогальваническую технологию, добавляя высокоэффективные солнечные коллекторы к существующим солнечным панелям или интегрируя их как полупрозрачные окна в архитектуру здания.

Ознакомиться со статьей вы можете по ссылке.

Не торопитесь менять окна в своей квартире!

Через пару десятков лет установите электротеплые окна с двойным стеклопакетом. :)

Это еще не все

Создано стекло, которое автоматически темнеет и светлеет в зависимости от интенсивности солнечного излучения.

© Dennis Schroeder/NREL
© Dennis Schroeder/NREL

Ученые из NREL тоже приняли участие в гонке, кто первый сделает окно-солнечную панель, и сосредоточились на "эффекте прозрачности" оконного стекла.

Стекло темнеет и производит электричество, когда поток солнечного света проходит сквозь него, поглощая свет.

Когда поток солнечного света уменьшаешься, стекла окна превращаются в обычные прозрачные.

«Существует основополагающий компромисс между хорошим окном и хорошим солнечным модулем. Наша технология обходит его. Мы получаем солнечный модуль, когда есть солнечный свет, и у нас есть простое окно, когда его нет», - сказал Лэнс Уилер, ученый из NREL.

В потемневшем состоянии стекло пропускает не более 3 % солнечного спектра, когда они прозрачные - 68 %. Эффективность преобразования солнечного света в электроэнергию составляет 11 %, что является не самым лучшим результатом на текущий момент, но достаточно хороший показатель для данной технологии.

Состав и производительность переключаемых фотоэлектрических устройств. Схема архитектуры оконного устройства PV и процесс переключения
Состав и производительность переключаемых фотоэлектрических устройств. Схема архитектуры оконного устройства PV и процесс переключения

Солнечные прозрачные элементы получаются с использованием перовскитов (редкий Земельный минерал титаната кальция, CaTiO3) и однослойных углеродных нанотрубок.

Сама технология рассказано и детализирована в научном журнале nature communications, если интересно прочитать можно по следующей ссылке

Готовый элемент реагирует на тепло солнечного света, и превращается в тонированное состояние. Изменение происходит благодаря молекулам метиламина. При нагревании, молекулы вытесняются, что приводит к потемнению устройства.

Когда солнце не светит, элемент охлаждается, и молекулы повторно поглощаются, что приводит к восстановлению прозрачности.

На испытаниях стекло смогло пройти повторяющиеся циклы тонировки и прозрачности, но после 20 циклов эффективность начала снижаться. В настоящее время команда сосредоточена на улучшении стабильности, чтобы переключение происходило без ущерба производительности.

Данная технология, может быть объеденена с предыдущими технологиями и использована также в здания и транспортные средства.

А вы что думаете по этому поводу? Оставляйте свои комментарии в постах к этой статье в группе ВК.

Если вам понравилась статья жмите на палец вверх и подписывайтесь на дзен-канал.