النوافذ الشمسية - المكثفات الشمسية الشفافة

قام فريق من الباحثين من جامعة ميشيغان ، بقيادة ريتشارد لونت ، بتطوير مُركِّز شمسي فريد يمكنه تحويل جزء فقط من الطيف الشمسي إلى الأشعة فوق البنفسجية ، وهو أمر لا يمكن رؤيته للعين البشرية. تكون المادة شفافة للضوء المرئي ، مما يعني أنه يمكن بسهولة إدخال هذه الألواح الشمسية الشفافة بدلاً من زجاج النافذة ، بينما ستبدو النافذة مألوفة تمامًا ، مثل الزجاج العادي فيها ، ولكن سيتم توليد الكهرباء على طول الطريق. كان يسمى التنمية "المكثف الانارة الشمسية شفافة."

إن المكثفات الشمسية ذات الإنارة الملونة معروفة بالفعل على نطاق واسع ، حيث يتم امتصاص جزء من طيف حادث الإشعاع على المكثف في الطبقة العليا الملونة ، ثم يعاد تشعيعه بطول موجي أطول. ثم ، من خلال طبقة شفافة ثانية ، يتم توجيه الإشعاع إلى الوجه الجانبي للمركز ، حيث يوجد خط الثنائيات الضوئية التي تحول الإشعاع إلى جهد كهربائي.

عندما يضرب ضوء الشمس المباشر الطبقة العليا من المحور ، يكون له اتجاه معين. ولكن عندما تحدث إعادة الإشعاع ، بعد امتصاص ضوء الشمس ، فإن أشعة الضوء لديها بالفعل اتجاهات مختلفة. اتضح أن ما يقرب من نفس كمية الضوء تنبعث في اتجاهات مختلفة.

إذا كانت زاوية حدوث الأشعة التي تم إعادة تشعيعها عند السطح البيني الزجاجي أكبر من قيمة معينة ، فإن الانعكاس يحدث مرة أخرى داخل الزجاج ، ثم تسقط الأشعة على الحد المقابل ، حيث تنعكس مرة أخرى على نفس الزاوية ، وبعد عدة انعكاسات في النهاية ، تضغط الحزمة على الوجه الجانبي المحور. على الوجه الجانبي هو المسطرة فوتوديوديسالذي يحول طاقة الأشعة إلى كهرباء.

نظرًا لحقيقة أن إعادة انبعاث الضوء تحدث بشكل موحد في جميع الاتجاهات ، فإن معظمها ، ما يقرب من 80٪ ، يقع على الحدود الزجاجية بزاوية أكثر من مجرد درجة حرجة ، وبالتالي يتم نقلها إلى خط الثنائيات الضوئية على الوجوه الجانبية للزجاج.

وبالتالي ، فإن المكثفات الشمسية لها المزايا التالية:

• أولاً ، على عكس الألواح الشمسية التقليدية ، حيث تغطي المحولات الكهروضوئية السطح بأكمله ، وهنا توجد المحولات على الوجوه ، وهذا يقلل التكلفة ؛

• ثانياً ، نظرًا لشفافيته ، يمكن إدراج هذا المحور مثل زجاج النوافذ العادي.

ولكن هناك أيضًا عيوب ، أولها انخفاض الكفاءة ، لأنه هنا أقل بكثير من الألواح الشمسية التقليديةوالثاني هو أن الضوء الذي يسقط في الغرفة ليس نظيفًا ، لكنه محمر قليلاً. وبعبارة أخرى ، فإن المكثف الشمسي العادي الشفاف لا يزال "ملونًا" وغير شفاف.

تم القضاء على الخلل الثاني من قبل باحثين من جامعة ميشيغان. صنع العلماء الطبقة العليا من الجزيئات العضوية بخاصية خاصة. فهي لا تمتص الأشعة فوق البنفسجية فحسب ، بل تمتص أيضًا جزءًا من طيف الأشعة تحت الحمراء ، ثم تعيد إنبعاثها إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ولكن بطول موجي مختلف.

ونتيجة لذلك ، حصل العلماء على مركّز جديد تمامًا للعمل ، لا يمتص ولا يشع في النطاق المرئي للطيف ، أي أن العين البشرية تعتبره زجاجًا شفافًا عاديًا.

تسمح المعلمات التي تم الحصول عليها بتقديم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع لمختلف التطبيقات. هذه هي أجزاء نوافذ المباني ، بما في ذلك المباني الشاهقة ، والتي يمكن تجهيز واجهاتها بالكامل بألواح شفافة. هذه هي شاشات الأجهزة المحمولة المختلفة ، مثل الكتب الإلكترونية والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.المهمة الرئيسية للمطورين هي جعل المكثفات الشمسية غير مرئية ، مثل النظارات العادية.

يلاحظ ريتشارد لونت أنه على الرغم من الخطوة الأولى ، لا يزال هناك الكثير من العمل للتحسين ، في المقام الأول - تحسين كفاءة المحور الجديد. لقد تم الآن تحقيق كفاءة تحويل الطاقة الشمسية بواسطة عينة من 1٪ ، لكن المطورين يقولون إن هدفهم في الوقت الحالي هو زيادته إلى 5٪. تصل كفاءة أفضل محولات الطاقة الشمسية المتلألئة المطلية إلى 7٪.

Comments

[#1]

من الواضح أن المستقبل ينتمي إلى مركزات شفافة. مع زيادة في الكفاءة تصل إلى 5 ٪ ، فإنها سوف تحل محل الألواح الشمسية بشكل مألوف بالفعل ، ويمكن في القطاع المنزلي مزاحمة.