Janelas solares - concentradores solares transparentes

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Michigan, liderada por Richard Lunt, desenvolveu um concentrador solar exclusivo que pode converter apenas parte do espectro solar em ultravioleta, o que não é perceptível ao olho humano. O material é transparente à luz visível, o que significa que esses painéis solares transparentes podem ser facilmente inseridos em vez do vidro da janela, enquanto a janela parecerá completamente familiar, como vidro comum, mas a eletricidade será gerada ao longo do caminho. O desenvolvimento foi chamado de "concentrador solar luminescente transparente".

Os concentradores solares luminescentes coloridos já são amplamente conhecidos, nos quais parte do espectro do incidente de radiação no concentrador é absorvido na camada superior colorida e depois é redirecionada com um comprimento de onda mais longo. Então, através de uma segunda camada transparente, a radiação é direcionada para a face lateral do concentrador, onde está localizada uma linha de fotodiodos, que converte a radiação em voltagem elétrica.

Quando a luz solar direta atinge a camada superior do hub, ela tem uma certa direção. Mas quando a re-radiação ocorre, depois que a luz solar é absorvida, os raios de luz já têm direções diferentes. Acontece que aproximadamente a mesma quantidade de luz é emitida em direções diferentes.

Se o ângulo de incidência dos raios rerradiados na interface vidro-ar for maior que um determinado valor, a reflexão ocorrerá novamente dentro do vidro, os raios cairão no limite oposto, lá serão refletidos novamente no mesmo ângulo e, depois de algumas reflexões no final, o feixe atingirá a face lateral hub. Na face lateral está uma régua fotodiodos, que converte a energia dos raios em eletricidade.

Devido ao fato de que a reemissão de luz ocorre uniformemente em todas as direções, a maior parte, quase 80%, cai nas bordas do vidro em um ângulo exatamente mais do que crítico e, portanto, é transferida para a linha de fotodiodos nas faces laterais do vidro.

Assim, os concentradores solares têm as seguintes vantagens:

• primeiro, ao contrário dos painéis solares convencionais, onde conversores fotoelétricos cobrem toda a superfície, aqui os conversores estão localizados nas faces, isso reduz o custo;

• em segundo lugar, devido à sua transparência, esse hub pode ser inserido como um vidro de janela comum.

Mas também existem desvantagens, a primeira das quais é baixa eficiência, porque aqui é muito menor do que a de painéis solares convencionaise a segunda é que a luz que cai na sala não está limpa, mas um pouco avermelhada. Em outras palavras, um concentrador solar transparente comum ainda é "colorido" e não transparente.

A segunda falha foi eliminada por pesquisadores da Universidade de Michigan. Os cientistas criaram a camada superior das moléculas orgânicas com uma propriedade especial. Eles absorvem não apenas o ultravioleta, mas também parte do espectro infravermelho, reemitindo-o para a luz infravermelha, mas com um comprimento de onda diferente.

Como resultado, os cientistas obtiveram um concentrador de trabalho completamente novo, que não absorve e não irradia na faixa visível do espectro, ou seja, é percebido pelo olho humano como vidro transparente comum.

Os parâmetros obtidos permitem introduzir amplamente essa tecnologia para várias aplicações. Esta janela cobre painéis de edifícios, incluindo arranha-céus, cujas fachadas podem ser totalmente equipadas com esses painéis transparentes. Essas são as telas de vários dispositivos móveis, como e-books, tablets, smartphones.A principal tarefa dos desenvolvedores é tornar invisíveis os concentradores solares, como os óculos comuns.

Richard Lunt observa que, apesar do primeiro passo, ainda há muito trabalho a melhorar, em primeiro lugar - melhorando a eficiência do novo hub. Agora, a eficiência de conversão de energia solar em uma amostra de 1% foi alcançada, mas os desenvolvedores dizem que, no momento, seu objetivo é aumentá-la para 5%. A eficiência do melhor dos conversores solares luminescentes coloridos chega a 7%.