Windows transparents - Panneaux solaires. Créé des panneaux solaires entièrement transparents

Pour obtenir une transparence totale des panneaux solaires gérés à des chercheurs de l'Université Michigan. Cette réussite permet de transformer toutes les surfaces de fenêtre ou d'écran (par exemple, votre smartphone), dans un élément photoélectrique solaire. Contrairement aux développements précédents, qui ont déjà été signalés, cette version de batterie est presque totalement transparente, vous pouvez vous assurer que je regarde la photo ci-dessus.

Richard Lunt Research Head a indiqué qu'il y avait une confiance en ce genre panneaux solaires En fait, peut être applicable dans une très large gamme: des fenêtres de bâtiments de grande hauteur aux écrans appareils mobiles, comme un téléphone ou un livre électronique.

D'un point de vue scientifique, un panneau solaire transparent est quelque chose comme l'oxymorone. Les piles solaires, valables sur le principe d'un effet photo-sylectrique, absorbent les photons (la lumière du soleil), les transformant ensuite en eleks (électricité). Mais si le matériau que vous voyez est transparent, cela signifie que la lumière du soleil n'a pas été absorbée, mais passa à travers elle, atteignant la rétine de votre œil. C'était ce moment que les développeurs ne pouvaient pas se déplacer, en essayant de créer des panneaux solaires complètement transparents. Ils (batteries) étaient partiellement transparents et, en outre, ils avaient généralement des divorces d'arc-en-ciel.

Pour résoudre ce problème, les chercheurs de l'Université du Michigan ont utilisé plusieurs autres technologies "College" rayon du soleil.

Refuser des tentatives de création d'un élément photoélectrique totalement transparent (qui est presque impossible), ils ont utilisé le hub de solaire fluorescent transparent (TLSC)

Le matériau TLSC consistant en des sels organiques absorbe un rayonnement oculaire invisible d'un spectre ultraviolet et infrarouge, qui convertit ensuite des ondes infrarouges d'une certaine longueur (également invisible aux yeux). Le rayonnement infrarouge résultant est dirigé vers les bords de la plaque, où les bandes minces de cellules solaires photoélectriques ont déjà été converties en électricité.

Si vous regardez attentivement, vous verrez les rayures noires sur la feuille de feuille de plastique. Ainsi, en raison du fait que le matériau organique est la plupart du panneau solaire, il est très transparent.

À ce jour, l'efficacité du plastique TLC Michigan est de 1%. Cependant, selon les scientifiques, il est fort probable d'être amené à 5%.

Hubs luminescents opaques similaires, (remplissant la pièce avec une lumière arc-en-ciel), ont une efficacité maximale de 7%. Par eux-mêmes, ces chiffres ne sont pas énormes et non impressionnants, mais à grande échelle - par exemple, lorsqu'ils sont utilisés dans chaque fenêtre à la maison ou au bureau, la figure augmente rapidement.

De plus, la technologie a été créée qui prend en charge le fonctionnement continu de votre smartphone ou de votre téléphone pendant une période indéterminée, le remplacement de l'affichage du périphérique à l'écran à partir du TCSC, peut augmenter de quelques minutes ou quelques heures de son fonctionnement sur la batterie sans recharger.

Les développeurs sont convaincus que la technologie peut être répandue: de la demande d'une échelle industrielle mondiale à la maison du ménage. Jusqu'à présent, l'un des plus gros obstacles sur le chemin de l'utilisation à grande échelle de panneaux solaires était leur enlèvement et l'inesthèse. Évidemment, s'il devient possible de convertir la lumière du soleil dans l'ingénierie des feuilles de verre ou de plastique, qui ne sont pas différentes de l'ordinaire, l'utilisation de tels panneaux solaires sera polyvalente.

Les fenêtres sont admises à la maison et avec elle et la chaleur solaire. Il existe de nombreuses technologies pour le contrôle passive de la lumière provenant de Windows afin de réduire ou d'augmenter le nombre de chaleur entrantes. Mais il est chaud, en fait, l'énergie qui peut théoriquement être convertie en électricité. Les scientifiques du département américain de l'énergie ont développé un film solaire transparent, qui transformera les fenêtres en générateurs d'électricité respectueux de l'environnement.

Il est clair que pour une utilisation maximale efficace de l'énergie solaire, des collectionneurs doivent être situés dans des lieux de contact direct avec des sunbeams. Jusqu'à présent, seuls les toits de maisons étaient considérés. Le nouveau développement permettra d'élargir l'utilisation de technologies solaires et à la surface des fenêtres.

Le développement conjoint des scientifiques du laboratoire national de Brookhaven et du laboratoire national de Los Alamos est un film mince transparent capable d'absorber la lumière et de générer une charge électrique. Le matériau décrit dans la revue "Chimie des matériaux" pourrait être utilisé pour créer des panneaux solaires transparents ou même des fenêtres absorbant l'énergie solaire et produisant de l'électricité.

Le nouveau matériau est composé de polymères semi-conducteurs avec addition de fullerènes - molécules constituées de six atomes de carbone. Avec respect précis des conditions processus technologique Le matériau est structuré indépendamment en créant un motif répété des cellules hexagonales de la taille du micron (la structure initialement caractéristique de Fulleren dans un relativement grand (en plusieurs millimètres).

"Ces films de cellules minces ont déjà été créés à partir de polymères classiques tels que le polystyrène, mais notre matériau allie d'abord des semi-conducteurs et des fullerènes, ce qui lui donne la possibilité d'absorber la lumière et de générer et de diviser efficacement charges électriques«J'ai remarqué que Mircoel Cotlet, Fishemik du Centre de Brookhaven pour des nanomatériaux fonctionnels (CFN).
De plus, le matériau reste pratiquement transparent, car lors de l'ajout de Fullerenes, des chaînes de polymères sont construites sur le bord des hexagones de micron, et au centre de leur couche reste lâche et très mince. Comme le kitlet a expliqué, les bords plus denses des hexagones absorberont la lumière et peuvent contribuer à la conduite de l'électricité, tandis que leur partie centrale est relativement transparente et absorbe donc très peu de lumière.

"La combinaison de ces caractéristiques lors de la réalisation d'une structuration à grande échelle permettra utilisation pratique Technologies, par exemple, pour créer des fenêtres solaires génératrices de puissance, des panneaux solaires transparents ou de nouveaux types d'affichages », a déclaré Zhihua Xu, scientifique matérielle de CFN.
Pour obtenir un film de cellules solaires, les scientifiques ont manqué une fine couche de solution mélangée de polymère et de filet de gouttelettes d'eau minuscules (micron). Dans la solution de polymère, ces gouttes d'eau étaient auto-organisées en grandes matrices. Après une évaporation complète du solvant, le polymère a pris la forme d'une grande surface d'un réseau cellulaire hexagonal. Selon les développeurs, cette méthode est assez efficace pour s'appliquer non seulement aux conditions de laboratoire, mais également à l'échelle de la production industrielle.

Les scientifiques ont vérifié l'uniformité de la structure cellulaire avec diverses méthodes Microscopie à balayage et électronique et aussi testé propriétés optiques et l'efficacité de la formation de charge dans différentes parties de la structure cellulaire (sur les bords, au centre des cellules, dans des lieux d'intersection de cellules individuelles) à l'aide de la microscopie fluorescente de Sofokus contrôlée dans le temps.
Il s'est avéré que le degré de compactage du polymère est déterminé par la vitesse d'évaporation du solvant, qui affecte à son tour le taux de charge par le matériau. Le solvant s'échappe plus lent, le polymère dense est situé et mieux la charge est transférée.

«Notre travail a permis de profondément les propriétés optiques de la structure cellulaire. L'étape suivante consiste à utiliser ces films de cellules minces pour la fabrication de cellules solaires transparentes, flexibles et respectueuses de l'environnement et d'autres périphériques », a conclu CAKELET MIRCEL.

Les chercheurs de l'Université d'État du Michigan, qui, dans ce cas, convertit la lumière du soleil en électricité. Par rapport aux matériaux précédents classiquement transparents, cela ressemble vraiment à un verre. À l'avenir, il sera possible de le mettre au lieu de verre dans la fenêtre du bâtiment de l'appartement et d'obtenir une énergie de darma supplémentaire, ou de se transformer en écran smartphone / tablette à recharger de manière indépendante.

Bien sûr, le panneau solaire pour recevoir de l'électricité devrait capturer des photons qui générera de l'énergie. Donc, il ne peut pas être complètement transparent. donc versions précédentes De tels matériaux étaient translucides. Quel est le piège?

Le nouveau matériel utilise la technologie du "Soleil Hub". Il contient des sels organiques absorbant les rayons invisibles (ultraviolets et infrarouges). Une fois à l'intérieur du panneau, toutes les radiations vont dans une plage infrarouge. Ce rayonnement, réfléchissant des plans du panneau intérieur, pénètre dans ses bords. Il y a une bande étroite des panneaux photovoltaïques ordinaires, qui absorbent la lumière, mettant en évidence l'énergie.

Bien que l'efficacité de la collecte d'énergie dans les panneaux d'essais soit de 1%. Les scientifiques estiment que cet indicateur peut être augmenté à 5%. L'efficacité maximale du moyeu solaire opaque est de 7%. Bien sûr, il est très petit, comparé aux panneaux solaires modernes, dans lesquels l'efficacité des échantillons de série atteint 25% et dans les laboratoires, il représente 50%. Mais les convertisseurs d'énergie transparents peuvent être installés à la maison au lieu de tresses ordinaires. Si vous imaginez un gratte-ciel entier, dans lequel toute la surface traite de l'énergie, le nombre résultant sera déjà assez impressionnant.

Relativement récemment, des développements innovants ont commencé à apparaître sur le marché de l'énergie solaire, qui impliquent l'utilisation du verre de fenêtre comme panneaux solaires. Il s'agit d'une technologie très prometteuse qui peut être utilisée non seulement dans les hauteurs urbaines, mais également dans de nombreuses autres industries. Dans le même temps, il existe de nombreuses entreprises sur la possibilité de convertir des fenêtres dans la fenêtre de la batterie.

Certaines offrent d'installer des bandes minces de photocellules de silicium directement entre des lunettes dans des fenêtres à double vitrage. Par apparence Des fenêtres de batterie similaires ressemblent à des stores ouverts, par conséquent, ils ne chevauchent pas la vue de la fenêtre. D'autres sont proposés pour utiliser des vitres avec un revêtement translucide spécial. Une couche similaire est active, elle convertit un rayonnement léger en énergie électrique, accumulant des conducteurs translucides spéciaux. D'autres sont proposés à coller sur le film de verre possédant des propriétés .

Appareil

Les fenêtres de la batterie produisent actuellement deux types: sur des substrats flexibles et sur des bases de verre. Mais il y a d'autres développements.

Les options flexibles ressemblent à un film tonifiant, elles sont placées sur des dessins transparents (panneaux de façades de vitrage, fenêtres, etc.). Leur capacité de lumière est d'environ 70%, ce qui ne réduit pas le niveau d'éclairage de la pièce. Faites-les d'un matériau composite flexible similaire au plastique.

La deuxième version des panneaux transparents implique l'application d'un film à deux couches sur le verre trempé. Un film mince de silicium amorphe est appliqué au substrat de verre trempé (dans certains cas triplex). Une micropoline transparente de silicium est parlée. La micropoline convertit les rayons ir et le silicium amorphe est un spectre visible.

Un certain nombre d'entreprises ont décidé de ne pas créer un élément photoélectrique complètement transparent. Au lieu de cela, ils ont décidé de prendre TLSC, c'est-à-dire un moyeu solaire fluorescent transparent. Le matériau TLC est constitué de sels organiques, il absorbe un rayonnement oculaire invisible du spectre des infrarouges et des ultraviolets, ce qui est converti en ondes infrarouges de peu de longueur (elles sont également invisibles). Le rayonnement infrarouge spécifié va sur les bords de la plaque, où des bandes minces de cellules solaires photoélectriques sont installées.
Le dernier développement des scientifiques est un matériau absolument transparent qui, lorsqu'il est absorbant la lumière du soleil peut générer son électricité. Le matériau est un film d'un polymère semi-conducteur, qui est saturé de "boules" de carbone de fullerènes. Le caractère unique de ce matériau est que dans certaines conditions, il constitue une structure ordonnée qui ressemble à des nid d'abeilles abeilles avec une approximation multiple.

Principe de fonctionnement

Les films transparents pour Windows contiennent une couche fluorescente active. Les petites molécules organiques absorbent certaines longueurs d'onde de la lumière du soleil. Il est possible de configurer la structure sous certaines longueurs d'onde. Donc, ces matériaux ne peuvent absorber que les ultraviolets et les rayons avec une longueur d'onde pratiquement infrarouge, de sorte que la «surligne» ultérieure de l'autre longueur d'onde de la plage infrarouge.
La lumière infrarouge "rougeoyante" peut être transformée en électricité avec des bandes minces de cellules solaires photoélectriques de la batterie. En raison du fait que ces matériaux n'émettent pas et ne absorbent pas la lumière dans le spectre visible, ils regardent l'œil humain absolument transparent.
Une approche totalement nouvelle dans la création d'une fenêtre de batterie démontre la technologie de créer un matériau qui crée électricité Avec son irradiation. Cela se produit comme ça:

À travers une fine couche de matériau dans un état liquide, des gouttes d'eau microscopique sont dirigées.
Lorsque le polymère est refroidi, les gouttes sont réparties de manière uniforme sur la surface et s'évaporent.
En conséquence, une texture d'hexagones est créée, leur densité est déterminée par le taux d'évaporation et détermine l'efficacité du transfert de charge. En d'autres termes, plus l'emballage est plus dense, le matériau plus efficace.
Les fils du polymère sont distribués sur les bords des hexagones. Dans le même temps, ils restent vides et le matériau lui-même semble presque totalement transparent. Cependant, des fils fermement emballés le long des faces sont parfaitement absorbés de la lumière du soleil et effectuent également un courant électrique, qui est également créé lorsqu'il est irradié. lumière du soleil Matériel.

Caractéristiques

La principale caractéristique des panneaux déjà créés consiste à appliquer le spectre invisible des rayons du soleil, c'est-à-dire ses parties ultraviolets et infrarouges.
L'absorption et le "recyclage" des rayonnements infrarouges permettent d'atteindre une dignité importante - minimisant l'exposition thermique. Il est extrêmement important pour les pays avec un climat chaud. Il s'agit d'un spectre IR de rayons conduit à chauffer des surfaces et la nécessité de les refroidir. Les panneaux solaires transparents absorbent les rayons IR, sans chauffer eux-mêmes. En conséquence, vous pouvez minimiser les dépenses sur le système de refroidissement.
Pour le moment, les technologies développées de panneaux solaires transparents démontrent une petite efficacité. Mais avec l'amélioration de l'efficacité de l'efficacité augmentera. Même peu de performances seront accumulées en l'absence de la nécessité de rechercher le lieu d'installation et la facilité d'installation. Une zone importante de structures de verre, qui ne mettent en réalité pas d'avantages pratiques, permettra de produire une quantité importante d'électricité.

Avantages et inconvénients

Au mérite peut être attribué:

Facilité d'utilisation, il n'est pas nécessaire de rechercher un endroit supplémentaire pour déployer des piles, car ils sont eux-mêmes placés dans le verre. Ils n'occupent pas des endroits.
Facilité d'installation.
Écologie.
«Electrostecla» participe à l'énergie de la lumière, à la suite de laquelle les bâtiments sont chauffés moins. Cela réduit les coûts de ventilation et de climatisation. Cela est particulièrement vrai dans les pays avec un climat ensoleillé et chaud.
La possibilité d'une utilisation généralisée.

Les inconvénients incluent:

Les fenêtres de la batterie ne sont pas parfaites et beaucoup d'entre elles font partie de la lumière, qui doit être placée.
Faible efficacité.
Petite prévalence.
Technologie non usée.

Perspectives et application

Les fenêtres de la batterie dans un avenir proche peuvent bien remplacer les lunettes ordinaires dans:

Maisons et autres bâtiments.
Appareils électroniques.
Voitures.

Certaines entreprises produisent déjà des lunettes en petites quantités pour l'installation dans des bâtiments, il s'agit d'une société japonaise Sharp et d'un certain nombre d'autres. Les possibilités d'utiliser une telle invention sont assez étendues, mais l'efficacité de la technologie est actuellement limitée par l'imperfection de la technologie. Les technologies déjà testées ne fournissent que 1% et plus avancées - 5-7%.

Néanmoins, les perspectives de cellules solaires transparentes sont étendues. Ainsi, le remplacement de l'affichage d'un smartphone ou d'un ordinateur portable à un nouvel écran "Sunny" augmentera considérablement sa durée de vie sans recharger. La ville du futur sera en mesure de transformer en centrales électriques respectueuses de l'environnement sans installer des équipements supplémentaires - les bâtiments seront en mesure de se fournir à l'énergie.

Comme vous le savez, des panneaux solaires classiques de couleur sombre ou de bleu, ou presque noir. Pour cette raison, ils se distinguent souvent très fortement dans le contexte du bâtiment, apportant une dissonance tangible dans son style architectural. De plus, des caractéristiques de couleur doivent prendre en compte les deux designers du développement de bâtiments modernes économes en énergie et de petites formes architecturales. La solution à ce problème a été constatée qu'il n'y a pas si longtemps: les scientifiques ont développé des piles solaires transparentes pour les façades et les systèmes de vitrage.

Le champ d'application des panneaux transparents est assez vaste:

Façades de vitrage;
Construction de jardins d'hiver;
Construction de serres et de complexes de bétail;
Vitrage de pavillon;
Création de toits en verre et de cours (atriums);
Vitrage de mansard et de penthouses;
Créer un autre type de système de protection solaire (sur les zones de loisirs, les piscines, etc.).

La principale caractéristique de ces panneaux est d'utiliser le spectre invisible de la lumière du soleil, ses parties infrarouges et ultraviolets. Dans ce cas, l'absorption et le "recyclage" des rayonnements infrarouges ont un autre avantage - la minimisation de l'exposition thermique. Le fait est que la surchauffe des photopénales, en raison de laquelle ils ont besoin de refroidissement supplémentaire, provoque le spectre IR. Les modèles transparents absorbent les rayons ir et ne chauffent pas les panneaux eux-mêmes. Cela signifie qu'il devient possible d'abandonner les systèmes de refroidissement et de réduire le coût total d'installation de l'héliopol.

Conception de nuances

Actuellement, des panneaux transparents de deux types sont disponibles: sur des bases de verre et des substrats flexibles. Les options flexibles ressemblent à un film tonifiant et sont conçues pour s'en tenir à des structures transparentes (fenêtres, panneaux de vitrage de façade, etc.). Leur capacité de lumière atteint 70%, ce qui n'affecte pas le niveau d'éclairage de la pièce. Ils sont créés à partir d'un matériau composite flexible semblable au plastique. L'utilisation de développements modernes vous permet de réduire au minimum le coût de la production de tels films et de rendre leur fabrication rentable.

La deuxième version des panneaux transparents est l'application d'un film à deux couches à base de verre trempé. Pour construire des façades, ce sont ces panneaux. Un film mince de silicium amorphe est appliqué sur le substrat en verre trempé (souvent - triplex) la dernière génération. D'en haut, une micropoline de silicium transparente est pulvérisée. Le silicium amorphe convertit un spectre visible et des rayons de microplenka - IR.

De plus, en raison de l'utilisation de substances colorées spéciales, des scientifiques ont pu donner aux panneaux de façade transparents presque n'importe quelle nuance. Cela signifie qu'avec l'aide de ces batteries, vous pouvez créer des compositions de façade. De plus, les développeurs sont activement utilisés dans des panneaux transparents colorants organiques avec des propriétés photoélectriques.

Une telle technologie vous permet d'augmenter l'efficacité du produit, en lui donnant la couleur désirée. Le colorant organique est complété par des nanocomposants, il est placé entre deux substrats de verre et les articulations sont remplies de poudre de verre. Ensuite, le "sandwich" résultant est cuit à des températures d'environ 600 ° C. En conséquence, il s'avère un photopanel coupé avec une efficacité d'environ 4%. Certes, le coût de ces produits est aussi long que l'avantage économique de leur production de masse.

Performance des panneaux transparents

Malgré beaucoup d'avantages, les panneaux avant transparents ont des inconvénients qui interfèrent toujours avec leur propagation généralisée. Le limiteur principal réside dans la faible performance. Efficacité de produits similaires jusqu'à présent seulement plus de 1%. Toutefois, les scientifiques mènent des travaux actifs sur l'amélioration de la production d'énergie et s'attendre à accroître l'efficacité de l'avenir à 5%. Cela suffira à démarrer la production industrielle et l'introduction de panneaux de façade transparents.

Les petites performances s'accumuleront avec la facilité d'installation et le manque de besoin de rechercher un site d'installation supplémentaire. En fin de compte, le coût d'installation de ces panneaux ne sera plus frais pour la mise en place de photobatares de silicium ordinaires. Zone importante des structures de verre (qui dans leur par la forme habituelleEn fait, n'apportez aucun avantage pratique) leur permettra de produire une quantité totalement tangible d'électricité.

Une autre direction prometteuse, possible avec une augmentation de l'efficacité, est l'utilisation d'une telle "photodécole" dans les écrans des ordinateurs portables, des tablettes, des smartphones, etc.