Ventanas solares - concentradores solares transparentes

Un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan, dirigido por Richard Lunt, ha desarrollado un concentrador solar único que puede convertir solo una parte del espectro solar en ultravioleta, que no es perceptible para el ojo humano. El material es transparente a la luz visible, lo que significa que dichos paneles solares transparentes se pueden insertar fácilmente en lugar del vidrio de la ventana, mientras que la ventana se verá completamente familiar, como el vidrio ordinario, pero se generará electricidad en el camino. El desarrollo se llamó "concentrador solar luminiscente transparente".

Los concentradores solares luminiscentes coloreados ya son ampliamente conocidos, en los cuales parte del espectro de la radiación incidente en el concentrador se absorbe en la capa superior coloreada, luego se reradia con una longitud de onda más larga. Luego, a través de una segunda capa transparente, la radiación se dirige a la cara lateral del concentrador, donde se encuentra una línea de fotodiodos, que convierten la radiación en voltaje eléctrico.

Cuando la luz solar directa golpea la capa superior del cubo, tiene una cierta dirección. Pero cuando ocurre la re-radiación, después de que se absorbe la luz solar, los rayos de luz ya tienen direcciones diferentes. Resulta que se emite aproximadamente la misma cantidad de luz en diferentes direcciones.

Si el ángulo de incidencia de los rayos reradiados en la interfaz vidrio-aire es mayor que un cierto valor, entonces la reflexión se produce dentro del vidrio, luego los rayos caen en el límite opuesto, allí se reflejan nuevamente en el mismo ángulo y, luego de algunas reflexiones al final, el haz golpea la cara lateral hub. En la cara lateral hay una regla fotodiodos, que convierte la energía de los rayos en electricidad.

Debido al hecho de que la reemisión de la luz se produce de manera uniforme en todas las direcciones, la mayor parte, casi el 80%, cae en los bordes del vidrio en un ángulo que es exactamente más que crítico y, por lo tanto, se transfiere a la línea de fotodiodos en las caras laterales del vidrio.

Por lo tanto, los concentradores solares tienen las siguientes ventajas:

• en primer lugar, a diferencia de los paneles solares convencionales, donde los convertidores fotoeléctricos cubren toda la superficie, aquí los convertidores están ubicados en las caras, esto reduce el costo;

• en segundo lugar, debido a su transparencia, dicho centro puede insertarse como el cristal de una ventana ordinaria.

Pero también hay desventajas, la primera de las cuales es la baja eficiencia, porque aquí es mucho más baja que la de paneles solares convencionalesy el segundo es que la luz que cae en la habitación no está limpia, sino que es ligeramente rojiza. En otras palabras, un concentrador solar transparente ordinario sigue siendo "color", y no transparente.

El segundo defecto fue eliminado por investigadores de la Universidad de Michigan. Los científicos han creado la capa superior de moléculas orgánicas con una propiedad especial. Absorben no solo el ultravioleta, sino también parte del espectro infrarrojo, luego lo reemiten a la luz infrarroja, pero con una longitud de onda diferente.

Como resultado, los científicos obtuvieron un concentrador de trabajo completamente nuevo, que no absorbe y no irradia en el rango visible del espectro, es decir, es percibido por el ojo humano como un vidrio transparente ordinario.

Los parámetros obtenidos permiten introducir ampliamente esta tecnología para diversas aplicaciones. Estos paneles de ventanas de edificios, incluidos los de gran altura, cuyas fachadas se pueden equipar completamente con dichos paneles transparentes. Estas son las pantallas de varios dispositivos móviles, como libros electrónicos, tabletas, teléfonos inteligentes.La tarea principal de los desarrolladores es hacer invisibles los concentradores solares, como los vidrios comunes.

Richard Lunt señala que, a pesar del primer paso, todavía hay mucho trabajo por mejorar, en primer lugar, mejorar la eficiencia del nuevo centro. Ahora se ha logrado la eficiencia de conversión de la energía solar en una muestra del 1%, pero los desarrolladores dicen que en este momento su objetivo es aumentarla al 5%. La eficiencia de los mejores convertidores solares luminiscentes de color alcanza el 7%.

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Claramente, el futuro pertenece a concentradores transparentes. Con un aumento en la eficiencia de hasta el 5%, desplazarán fuertemente, ya familiares, los paneles solares, y en el segmento de los hogares se puede desplazar.