Finestres solars: concentradors solars transparents

Un equip d’investigadors de la Universitat de Michigan, liderat per Richard Lunt, ha desenvolupat un concentrador solar únic que pot convertir només una part de l’espectre solar en ultraviolada, cosa que no és perceptible per a l’ull humà. El material és transparent a la llum visible, cosa que significa que es poden inserir fàcilment panells solars transparents en lloc dels vidres de la finestra, mentre que la finestra semblarà completament familiar, com els vidres corrents, però es generarà electricitat al llarg del camí. El desenvolupament es va anomenar "concentrador solar luminescent transparent".

Ja són molt coneguts els concentradors solars luminescents de colors, en els quals una part de l’espectre de la radiació incident sobre el concentrador s’absorbeix a la capa superior de colors, després es reradica amb una longitud d’ona més llarga. Després, a través d’una segona capa transparent, la radiació es dirigeix ​​a la cara lateral del concentrador, on es troba la línia de fotodíodes que converteixen la radiació en tensió elèctrica.

Quan la llum solar directa arriba a la capa superior del nucli, aquesta té una certa direcció. Però quan es produeix una re-radiació, després que la llum solar s’absorbeixi, els raigs de llum ja tenen direccions diferents. Resulta que s’emet aproximadament la mateixa quantitat de llum en direccions diferents.

Si l’angle d’incidència dels raigs reradiats a la interfície vidre-aire és superior a un valor determinat, el reflex es produeix a l’interior del vidre, els raigs cauen al límit oposat, es tornen a reflectir en el mateix angle i, així, després d’uns quants reflexos al final, el feix colpeja la cara lateral. nucli A la cara lateral hi ha un regle fotodíodes, que converteix l’energia dels rajos en electricitat.

Degut al fet que la reemissió de llum es produeix de manera uniforme en totes les direccions, la majoria, gairebé el 80%, cau a les vores del vidre en un angle que és exactament més que crític i, per tant, es transfereix a la línia de fotodíodes de les cares laterals del vidre.

Així, els concentradors solars presenten els avantatges següents:

• en primer lloc, a diferència de les plaques solars convencionals, on els convertidors fotovoltaics cobreixen tota la superfície, aquí els convertidors es troben a les cares, això redueix el cost;

• en segon lloc, a causa de la seva transparència, es pot inserir aquest hub com a vidres de finestra ordinària.

Però també hi ha desavantatges, el primer dels quals és de baixa eficiència, perquè aquí és molt inferior al plaques solars convencionalsi el segon és que la llum que cau a l’habitació no és neta, sinó lleugerament vermellosa. Dit d'una altra manera, un concentrador solar normal i transparent encara és "color" i no transparent.

Els investigadors de la Universitat de Michigan van eliminar el segon defecte. Els científics han realitzat la capa superior de molècules orgàniques amb una propietat especial. No absorbeixen només l’ultraviolat, sinó que també formen part de l’espectre d’infrarojos, i després el tornen a emetre a la llum infraroja, però amb una longitud d’ona diferent.

Com a resultat, els científics van obtenir un concentrador de treball completament nou, que no s’absorbeix i no s’irradia en l’interval visible de l’espectre, és a dir, que és percebut per l’ull humà com un vidre transparent ordinari.

Els paràmetres obtinguts permeten introduir àmpliament aquesta tecnologia per a diverses aplicacions. Aquesta finestra té vidres dels edificis, fins i tot de gran alçada, les façanes de les quals poden estar completament equipades amb panells transparents. Es tracta de les pantalles de diversos dispositius mòbils, com ara llibres electrònics, tauletes, telèfons intel·ligents.La principal tasca dels desenvolupadors és fer invisibles els concentradors solars, com els vidres ordinaris.

Richard Lunt assenyala que, malgrat el primer pas, encara hi ha molta feina per millorar, en primer lloc: millorar l'eficiència del nou nucli. Ara s’ha aconseguit l’eficiència de convertir l’energia solar en una mostra de l’1%, però els desenvolupadors asseguren que de moment el seu objectiu és augmentar-la fins al 5%. L’eficàcia dels millors convertidors solars luminescents de colors arriba al 7%.

Comments

[#1]

És evident que el futur pertany als concentradors transparents. Amb un augment de l’eficiència de fins a un 5%, desplaçaran fortament les plaques solars, ja conegudes, i en el segment de la llar es poden aglomerar.