Místo panelů na střechách solární články v oknech?

[karelkilian]

Máme pro vás další aktualitku

Budeme mít místo panelů na střechách solární články v oknech?

Co by se dalo vylepšit na solárních panelech, kromě energetické účinnosti? Jednou z možných odpovědí jsou průhledné solární panely. Víte, jaké jsou jejich výhody a kde by se mohly uplatnit?

Místo střechy použijeme okna

V současnosti se solární panely instalují zejména na střechy budov, případně na pozemky. Zkuste si ale představit, že byste mohli umístit sluneční kolektory do oken. Ta na mnoha domech zabírají významnou část bočních ploch, v případě některých výškových budov dokonce prakticky celou. Celková využitelná plocha je tak mnohonásobně větší ve srovnání s prostorem dostupným na střeše.

Jenže pokud si místo prosklených ploch nainstalujete běžný solární panel, celkem logicky neuvidíte z budovy ven a stejně tak nebude dovnitř pronikat denní světlo. To je nepraktické z mnoha důvodů, včetně energetického hlediska. Pokud by ale tuto roli zastaly průhledné panely, situace bude zásadně jiná. Vedlejším efektem je efektivnější využití každého fotonu.

Jedním z důvodů ne právě ideální efektivity solárních článků je způsob, jakým fungují. Zjednodušeně řečeno: fotony mají více energie, než kolik stávající technologie dokážou zvládnout.

Fotony jako alfa a omega

Aby z fotonu absorpcí v materiálu solárního panelu (zpravidla křemíku) vznikl elektron, musí mít určitou minimální energii. Fotony s menší energií nejsou schopny generovat elektrony a přijdou tak vniveč.

Jak je to s fotony, které mají naopak mnohem větší energii? Jsou schopné vytvářet elektrony, avšak ty mají hodně přebytečné energie, která se následně ztrácí ve formě odpadního tepla. Nakonec všechny elektrony opouštějí solární panel s přibližně stejnou energií.

Otázka tedy zní: dá se nějak využít ona „přebytečná energie“? K vyřešení tohoto problému skupina vědců použila nanočástice s ytterbiem (měkký přechodný kov). Ytterbium je schopné emitovat světlo téměř přesně na vlnové délce, kterou křemík ochotně absorbuje, čímž ve slunečním panelu generuje elektrickou energii.

Magické Ytterbium

Ytterbium je schopné za určitých okolností absorbovat jeden modrý nebo fialový foton a „vytěžit“ z něj dva fotony, které následně absorbuje křemíkový panel. Samotný kov však fotony nepohlcuje, takže nijak nezasahuje do činnosti kolektoru.

Nová kombinace vlastností umožní vytvoření unikátního solárního článku. Základní myšlenka spočívá v tom, že solární panel z těchto materiálů absorbuje modré světlo a pak z každého fotonu vytvoří dva infračervené fotony.

Infračervené fotony jsou následně absorbovány křemíkem, který se používá jako materiál solárních článků. Křemík absorbuje infračervené fotony a vytvoří z nich elektrony. V konečném výsledku pro každý foton modrého světla, který zasáhl atom ytterbia, vzniknou dva elektrony. Experti se tak mohou chlubit až 160% efektivitou takového panelu.

Základ průhledných panelů

Proces vytváření dvou fotonů z jednoho má i další výhody. Vědci vytvořili polymerový skleněný materiál s vloženými nanočásticemi. Částice absorbují ultrafialové/modré světlo ze slunečního spektra, zatímco zbytku světla umožňují hladký průchod. Materiál tak má strukturu zdánlivě čirého skla.

Když ytterbium generuje infračervené světlo, zachycuje sluneční záření uvnitř skla. Sklo vede světlo k okrajům, kde může být absorbováno křemíkovým solárním článkem. Praktické řešení tedy může vypadat jako skleněná tabule s fotovoltaickým rámem.

Nic ale není tak růžové, jak se na první pohled může zdát. V této fázi jde o velmi neefektivní sluneční kolektor. Modré světlo vytváří infračervené světlo s účinností asi 180 procent, což zní náramně, ale absorbována jsou pouze tři procenta modrého světla. Následně dochází k dalším ztrátám, čímž se celá myšlenka zásadně degraduje.

Přesto lze říci, že „neviditelné“ solární panely mohou být ukázkou budoucnosti. Vědci tvrdí, že díky stávajícím materiálům a metodám budou schopni dosáhnout až trojnásobného zlepšení absorpčních schopností. Bude jistě zajímavé sledovat, kam se bude ubírat vývoj v tomto segmentu.

Zdroj: arstechnica.com.

[PavelR]

hmm maximalne na ty skleneny vysoky baraky. A kdyz to generuje IR tak se to taky hreje tipuju. pro vetsinu nepouzitelny.... muj pohled.