Обычное стекло сможет генерировать "зеленую" энергию: что известно о новой технологии

Поскольку в мире растет потребность в чистой возобновляемой энергии, ученые разрабатывают передовые технологии для получения солнечной энергии, одной из которых является люминесцентный солнечный концентратор. Об этом пишет портал Advanced Science News.

Люминесцентный солнечный концентратор — это устройство для преобразования солнечной энергии, которое считается многообещающей альтернативой традиционным солнечным панелям. Эту технологию можно интегрировать в существующую инфраструктуру, например, окна и фасады зданий.

По словам профессора Института устойчивого развития имени Коперника при Утрехтском университете Вильфрида ван Сарка, эти устройства обычно состоят из тонкого прозрачного материала, известного как волновод, в который встроены люминофоры — специальные молекулы или наночастицы. Эти молекулы поглощают солнечный свет и переизлучают его на более длинных волнах.

"Этот сдвиг длины волны позволяет переизлученному свету оставаться ограниченным внутри волновода с помощью процесса, называемого полным внутренним отражением. Затем свет направляется к краям, где солнечные элементы преобразуют его в электричество", — объяснил профессор.

В статье говорится, что для функционирования в виде прозрачных "солнечных окон" люминофоры должны достичь тонкого баланса: минимизировать поглощение видимого света и эффективно улавливать ультрафиолетовые и инфракрасные длины волн. Это сохранит прозрачность устройств, делая их хорошо подходящими для интеграции в стеклянные конструкции, такие как небоскребы.

Чтобы найти молекулы, лучше всего поглощающие энергию и способны действовать как люминофоры, Вильфрид ван Сарк и его коллега Томас де Брюин с помощью современных методов моделирования изучали, как свет взаимодействует внутри волновода — как он поглощается, переизлучается и направляется к крошечным солнечным панелям по краям.

Исследователи протестировали различные концентрации 92 известных люминофоров в сочетании с прозрачным волноводным материалом, обычно используемым в солнечных концентраторах, называемым полиметилметакрилатом, чтобы найти наиболее эффективную установку для улавливания и преобразования солнечного света в электричество. Кроме того, исследователи изучили различные комбинации многослойных волноводов с различными люминофорами, чтобы выяснить, могут ли такие конструкции привести к повышению общей эффективности.

"С текущим выбором люминофоров, учитывая их спектры поглощения и квантовую эффективность, а также учитывая ограничение высокой прозрачности, возможна максимальная эффективность преобразования солнечной энергии около 1% по сравнению с более чем 20% в обычных солнечных элементах", — отметил Вильфрид ван Сарк.

Несмотря на относительно низкую эффективность люминесцентных солнечных концентраторов по сравнению с традиционными солнечными панелями, они по-прежнему считаются перспективной технологией для коммерческого применения. Ученые также полагают, что в будущем эффективность технологии может повыситься примерно до 10%.

"Хотя эффективность может быть ниже, чем у стандартных солнечных панелей, огромная площадь, доступная в таких высотных зданиях, оправдывает их использование, также в соответствии с будущими требованиями (ЕС) по разработке энергоэффективных зданий", — заключил Вильфрид ван Сарк.

В свою очередь команда ученых из Великобритании и Германии разработала гибридное окно, которое может одновременно обеспечить дом электроэнергией и горячей водой.