Вчені перетворюють вікна в сонячні батареї

Група інженерів з Національної лабораторії Лос-Аламос розробила методику створення вікон з функціями сонячних панелей. За допомогою сонячних концентраторів на основі квантових точок можна виготовити великі віконні панелі, які можуть забезпечити електроенергію в всю будівлю. Щоб створити сонячні вікна, вчені використовували «скальпельовий метод», що нагадує технології, що використовуються в друку для видалення зайвої фарби і роблять поверхню однорідною. Вчені наносили тонку скибочку скляної суміші полівінілпірролидону та крихітних напівпровідників — колоїдних квантових точок.


Отримані люмінесцентні сонячні концентратори (LSC) дозволяють контролювати процес «абсорбції» світла і діяти як легкозбірна антена, щоб концентрувати сонячну енергію з великої поверхні на мініатюрних клітинах. Властивості квантових точок можна налаштувати так, щоб вони поглинали світло тільки з певною довжиною хвилі і висіяли невідповідні параметри. Крім того, колоїдні квантові точки стійкі до світла і можуть тривати протягом тривалого часу.





У дослідженні опубліковано в журналі Nature Nanotechnology, вчені відзначили, що тонкий шар квантових точок на поверхні скла може зберігати властивості протягом 14 років з ефективністю перетворення 1.9%. Для розвитку бути практичним, необхідно досягти ефективності принаймні 6%.

Невеликі скляні квадрати зазвичай використовуються для таких досліджень, але інженери Los Alamos змогли надати властивості сонячних панелей для широких скляних панелей. Даний тип покриття перетворить фасади будівель в потужні енергогенератори.

Використання LSC також допоможе зменшити вартість сонячної енергії. На відміну від звичайних сонячних модулів, інноваційні вікна не потрібні дорогі фотоелектричні матеріали.

За даними Сергія Бровеллі університету Мілано-Бікка, одного з координаторів дослідження, технологія може стати основою для створення міст з нульовим споживанням енергії. Він оцінює, що якщо ви встановили 12,000 віконних панелей на поверхні Всесвітнього торгового центру 1, буде достатньо енергії для живлення 350 квартир.

Схожі рішення запроваджено в технології SolarWindow. Компанія розробила спеціальне покриття для скла на основі вуглецевого матеріалу, водню, азоту та кисню. Якщо покрити всі скляні поверхні сучасного хмарочосу зі складом SolarWindow, то 30-50% енергії, необхідну для будівництва, можна отримати з сонця. Сонячні вікна будуть виробляти 50 разів більше енергії, ніж порівняти дахові фотоелектричні клітини.

Раніше вчені з ITMO презентували оптичні флуоресцентні окуляри, які перетворюють енергію ультрафіолетного випромінювання, деструктивного до сонячного модуля і використовують його для додаткового перезаряджання. Якщо ви покриєте сонячну панель з таким склом, її ефективність можна подвоювати шляхом перетворення ультрафіолетового світла в електрику. Видання



Джерело: tech.fm/2016/10/15/solar-windows