Звичайне скло зможе генерувати "зелену" енергію: що відомо про нову технологію

Оскільки у світі зростає потреба в чистій відновлюваній енергії, вчені розробляють передові технології для отримання сонячної енергії, однією з яких є люмінесцентний сонячний концентратор. Про це пише портал Advanced Science News.

Люмінесцентний сонячний концентратор — це пристрій для перетворення сонячної енергії, який вважається багатообіцяючою альтернативою традиційним сонячним панелям. Цю технологію можна інтегрувати в наявну інфраструктуру, наприклад, вікна та фасади будівель.

За словами професора Інституту сталого розвитку імені Коперника при Утрехтському університеті Вільфріда ван Сарка, ці пристрої зазвичай складаються з тонкого прозорого матеріалу, відомого як хвилевід, у який вбудовано люмінофори — спеціальні молекули або наночастинки. Ці молекули поглинають сонячне світло і перевипромінюють його на довших хвилях.

"Цей зсув довжини хвилі дає змогу перевипромінюваному світлу залишатися обмеженим усередині хвилеводу за допомогою процесу, який називається повним внутрішнім відбиттям. Потім світло прямує до країв, де сонячні елементи перетворюють його на електрику", — пояснив професор.

У статті йдеться про те, що для функціонування у вигляді прозорих "сонячних вікон" люмінофори повинні досягти тонкого балансу: мінімізувати поглинання видимого світла і ефективно вловлювати ультрафіолетові та інфрачервоні довжини хвиль. Це збереже прозорість пристроїв, роблячи їх добре придатними для інтеграції в скляні конструкції, такі як хмарочоси.

Щоб знайти молекули, які найкраще поглинають енергію і здатні діяти як люмінофори, Вільфрід ван Сарк і його колега Томас де Брюїн за допомогою сучасних методів моделювання вивчали, як світло взаємодіє всередині хвилеводу — як воно поглинається, перевипромінюється і спрямовується до крихітних сонячних панелей по краях.

Дослідники протестували різні концентрації 92 відомих люмінофорів у поєднанні з прозорим хвилеводним матеріалом, який зазвичай використовують у сонячних концентраторах, так званим поліметилметакрилатом, щоб знайти найефективнішу установку для вловлювання і перетворення сонячного світла в електрику. Крім того, дослідники вивчили різні комбінації багатошарових хвилеводів з різними люмінофорами, щоб з'ясувати, чи можуть такі конструкції призвести до підвищення загальної ефективності.

"З поточним вибором люмінофорів, з огляду на їхні спектри поглинання і квантову ефективність, а також з огляду на обмеження високої прозорості, можлива максимальна ефективність перетворення сонячної енергії близько 1% порівняно з більш ніж 20% у звичайних сонячних елементах", — зазначив Вільфрід ван Сарк.

Незважаючи на відносно низьку ефективність люмінесцентних сонячних концентраторів порівняно з традиційними сонячними панелями, вони, як і раніше, вважаються перспективною технологією для комерційного застосування. Вчені також вважають, що в майбутньому ефективність технології може підвищитися приблизно до 10%.

"Хоча ефективність може бути нижчою, ніж у стандартних сонячних панелей, величезна площа, доступна в таких висотних будівлях, виправдовує їхнє використання, також відповідно до майбутніх вимог (ЄС) щодо розроблення енергоефективних будівель", — підсумував Вільфрід ван Сарк.

Нагадаємо, група вчених з Китаю розробила нове інтелектуальне фотоелектричне вікно, яке може виробляти енергію, одночасно регулюючи кількість сонячного випромінювання в кімнаті.

Своєю чергою команда вчених із Великої Британії та Німеччини розробила гібридне вікно, яке може одночасно забезпечити дім електроенергією та гарячою водою.