חלונות סולאריים - ריכוזי שמש שקופים

צוות חוקרים מאוניברסיטת מישיגן, בראשות ריצ'רד לונט, פיתח ריכוז סולארי ייחודי שיכול להמיר רק חלק מספקטרום השמש לאולטרה סגול, שאינו מורגש לעין האנושית. החומר שקוף לאור הנראה, מה שאומר שניתן להכניס בקלות פאנלים סולאריים שקופים כאלה במקום זכוכית חלון, בעוד שהחלון ייראה מוכר לחלוטין, כמו זכוכית רגילה בתוכו, אך חשמל יוצר לאורך הדרך. הפיתוח נקרא "רכז שמש שקוף וזוהר".

ריכוזי שמש זוהרים צבעוניים ידועים כבר רחבים, כאשר חלק מהספקטרום של הקרינה שקרית על הריכוז נספג בשכבה העליונה הצבעונית, ואז מוקרן באורך גל ארוך יותר. ואז, דרך שכבה שנייה ושקופה, מכוונת הקרינה אל הפנים הרוחביות של הריכוז, שם נמצא קו הפוטודיודות שממיר את הקרינה למתח חשמלי.

כאשר אור שמש ישיר פוגע בשכבה העליונה של הרכזת, יש לו כיוון מסוים. אך כאשר מתרחשת קרינה מחודשת, לאחר ספיגת אור השמש, לקרני האור כבר יש כיוונים שונים. מסתבר שאותה כמות אור נפלטת לכיוונים שונים.

אם זווית ההיארעות של הקרניים הקורציות בממשק הזכוכית-אוויר גדולה מערך מסוים, אז ההשתקפות מתרחשת בחזרה בתוך הזכוכית, ואז הקרניים נופלות על הגבול הנגדי, שם הן שוב משתקפות באותה זווית, וכך לאחר כמה השתקפויות בסוף, הקורה פוגעת בפנים הצדדיות רכזת. על הצד הצדדי הוא סרגל פוטודיודות, שממיר את האנרגיה של קרניים לחשמל.

בשל העובדה שפליטת אור מתרחשת באופן אחיד לכל הכיוונים, רובו, כמעט 80%, נופל על גבולות הזכוכית בזווית שהיא בדיוק יותר מאשר קריטית, ולכן הוא מועבר לקו הפוטודיודים על צדי הזכוכית.

לפיכך, למרכזי השמש היתרונות הבאים:

• ראשית, בניגוד לפאנלים סולאריים קונבנציונליים, שבהם ממירים פוטו-וולטאים מכסים את כל המשטח, כאן הממירים ממוקמים על הפנים, זה מפחית את העלות;

• שנית, בגלל השקיפות שלו, ניתן להכניס רכז כזה כמו זכוכית חלון רגילה.

אבל יש גם חסרונות, שהראשון בהם הוא יעילות נמוכה, מכיוון שכאן הוא נמוך בהרבה מזה של לוחות סולאריים קונבנציונלייםוהשני הוא שהאור שנופל לחדר אינו נקי, אלא מעט אדמדם. במילים אחרות, ריכוז שמש שקוף רגיל הוא עדיין "צבע" ולא שקוף.

הפגם השני בוטל על ידי חוקרים מאוניברסיטת מישיגן. מדענים יצרו את השכבה העליונה של מולקולות אורגניות עם תכונה מיוחדת. הם סופגים לא רק את האולטרה סגול, אלא גם חלק מהספקטרום האינפרא אדום, ואז שולחים אותו מחדש לאור אינפרא אדום, אלא עם אורך גל שונה.

כתוצאה מכך, מדענים השיגו ריכוז עבודה חדש לחלוטין, שאינו סופג ואינו מקרין בטווח הגלוי של הספקטרום, כלומר הוא נתפס בעין האנושית כזכוכית שקופה רגילה.

הפרמטרים המתקבלים מאפשרים להציג טכנולוגיה זו באופן נרחב עבור יישומים שונים. אלה חלונות הראווה של בניינים, כולל קומות גובה, שאת חזיתותיהם הם יכולים להיות מאובזרים עם לוחות כה שקופים. אלה הם המסכים של מכשירים ניידים שונים, כמו ספרים אלקטרוניים, טאבלטים, סמארטפונים.המשימה העיקרית של היזמים היא להפוך את ריכוזי השמש לבלתי נראים, כמו משקפיים רגילים.

ריצ'רד לונט מציין שלמרות הצעד הראשון, עדיין יש עבודה רבה לשיפור, מלכתחילה - שיפור היעילות של הרכזת החדשה. יעילות ההמרה של אנרגיה סולארית על ידי מדגם של 1% הושגה כעת, אך היזמים אומרים כי כרגע המטרה שלהם היא להגדיל אותה ל -5%. היעילות של הטוב ביותר ממירי השמש הזוהרים המצוירים מגיעה ל 7%.

Comments

[#1]

ברור שהעתיד שייך למרכזים שקופים. עם עלייה ביעילות של עד 5%, הם יעקרו מאוד פנלים סולאריים, המוכרים כבר, ובקטע הביתי יכול להיות צפוף.