Jeśli mamy jakiekolwiek szanse na odwrócenie lub nawet spowolnienie zmian klimatu, będziemy potrzebować całej czystej energii, jaką możemy uzyskać. Energia słoneczna może potencjalnie stanowić duży kawałek ciasta energetycznego. Ale szczególnie w dużych miastach, gdzie zużycie energii jest wysokie, nie ma zbyt wiele otwartej przestrzeni do założenia ogromnych farm słonecznych - na przykład system generowania energii słonecznej Ivanpah zajmuje 3500 akrów pustyni Mojave w Kalifornii.
powiązana zawartość
- Panele słoneczne na ekranach smartfonów mogą zasilać urządzenia
Energię można dość łatwo wprowadzić z obszarów poza miastami. Jednak wydajność słoneczna ma ograniczenia fizyczne, dlatego ważne jest wykorzystanie całej dostępnej przestrzeni do produkcji energii. Podczas gdy dachy miejskie pozostawiają miejsce na panele słoneczne, przestrzeń ta mogłaby zamiast tego zostać wykorzystana do uprawy lokalnej żywności w klimacie umiarkowanym.
Jednak w wieżowcach i drapaczach chmur istnieje wiele potencjalnie generujących energię okien.
Naukowcy z Michigan State University opracowali przezroczyste plastikowe kolektory słoneczne, które można umieszczać na oknach bez zasłaniania widoku. Te same kolektory mogą również stosować się do ekranów urządzeń mobilnych. Według ostatniego artykułu w czasopiśmie Advanced Optical Materials tworzywo przepuszcza całe światło widzialne. Okna zbierające światło słoneczne nie będą przyciemniane ani mętne dla ludzkiego oka. Zamiast tego materiał jest osadzony w maleńkich fluorescencyjnych cząsteczkach soli organicznej, które zostały zaprojektowane tak, aby pochłaniały tylko te części spektrum światła, których ludzie nie widzą, takie jak ultrafiolet i światło bliskiej podczerwieni.
Richard Lunt, adiunkt w stanie Michigan i jeden z autorów artykułu, mówi, że cząsteczki są podobne do tych, które można znaleźć w naturze, tylko nieznacznie zmodyfikowano. „Dostosowujemy je do naszych potrzeb”, pisze w e-mailu. „Ma to na celu zbieranie poszczególnych komponentów w niewidzialnym widmie słonecznym i świecenie na innej długości fali w podczerwieni.” Ten „blask” w podczerwieni jest następnie wychwytywany przez paski ogniw fotowoltaicznych (zasadniczo małe panele słoneczne) na krawędzi materiału i obracany w energię elektryczną. Stamtąd okablowane okna mogą przetaczać zebraną energię do lokalnych akumulatorów lub z powrotem do sieci elektrycznej.
Asystent profesora Richard Lunt i doktorant Yimu Zhao testują przezroczysty materiał słoneczny na Michigan State University. (GL Kohuth) Przezroczysty kolektor słoneczny nadal wymaga sporego udoskonalenia, ponieważ jego wydajność jest stosunkowo niska: zaledwie 1 procent światła ultrafioletowego i bliskiej podczerwieni jest przekształcany w elektryczność. Obecnie większość komercyjnych paneli słonecznych ma wydajność od 15 do 20 procent. Ale Lund uważa, że technologia powinna osiągnąć 5 procent lub więcej przy dalszych badaniach.
„Aktywnie badamy trasy w celu poprawy wydajności poprzez poprawę wydajności„ świecącego ”, rozszerzając zakres absorpcji widma w podczerwieni”, pisze Lunt. Mówi także, że dalsze dostrajanie interakcji między cząsteczkami zbierającymi światło a przezroczystym materiałem, w którym są osadzone, powinno zwiększyć ilość gromadzonej energii.
Lunt mówi, że podstawowa idea luminescencyjnych kolektorów słonecznych istnieje od dziesięcioleci. Jednak w przeciwieństwie do innych projektów praca ta ma na celu pozyskanie niewidocznego światła. Twierdzi, że można je wykonać przy użyciu standardowego przetwarzania przemysłowego i wymagają one tylko niewielkiej ilości ogniw słonecznych na krawędzi materiału, aby optycznie zebrać energię. Oznacza to, że powinny być dość tanie w produkcji. Fakt, że można je instalować w istniejącej infrastrukturze budynków i okien, powinien również obniżyć koszty w porównaniu do samodzielnych paneli słonecznych.
Lunt uważa jednak za prawdopodobne, że technologia ta pojawi się najpierw w małej elektronice, ponieważ już wytwarza wystarczającą ilość energii do zasilania takich urządzeń, jak czytniki e-booków i inteligentne okna. Zespół założył firmę Ubiquitous Energy, Inc., która pracuje nad komercjalizacją technologii. Oczekują, że w ciągu najbliższych pięciu lat zobaczą swoje przezroczyste kolektory słoneczne na budynkach i mobilnej elektronice.
Profesor nie sądzi też, że potencjalne zastosowania się na tym kończą, zauważając, że technologię można zastosować na innych powierzchniach szklanych, takich jak szyby samochodowe.
„Możesz nawet pomyśleć o umieszczeniu tych urządzeń na powierzchniach, na których zależy ci na zachowaniu pewnych estetyki lub wzorów, takich jak bocznica, tkaniny, a nawet billboardy”, pisze Lunt. „Mogą być wokół nas, nawet nie wiedząc, że tam są”.
