Содержание
Почему прозрачные солнечные панели могут заменить окна в ближайшем будущем
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Независимо от того, насколько устойчивыми, экологичными и чистыми источниками энергии они являются, традиционные солнечные панели требуют большой площади установки и больших первоначальных инвестиций. Из-за этих ограничений их трудно внедрять в городских районах (особенно в районах с большим количеством многоквартирных домов или магазинов). Но благодаря работе изобретательных инженеров из Мичиганского университета, возможно, скоро это перестанет быть проблемой.
Исследователи создали прозрачные солнечные панели, которые, по их утверждению, можно использовать в качестве окон, вырабатывающих энергию, в наших домах, зданиях и даже съемных квартирах.
Image credits: Kenrick Baksh/Unsplash
рекомендации
Если эти прозрачные панели действительно способны экономично генерировать электроэнергию, то дни обычных окон могут быть сочтены. Скоро мы сможем получить доступ к дешевой солнечной энергии независимо от того, где мы живем — и, что еще лучше, мы сможем избавиться от ужасных отключений электроэнергии, которые случаются время от времени, потому что благодаря прозрачным солнечным панелям, похожим на стекло, каждый дом и каждый современный небоскреб сможет самостоятельно вырабатывать электроэнергию.
Общий обзор прозрачных солнечных панелей
Для того чтобы генерировать энергию из солнечного света, солнечные элементы, встроенные в солнечную панель, должны поглощать солнечное излучение. Поэтому они не могут полностью пропускать солнечный свет через себя (как это делает стекло в окне). Таким образом, поначалу идея прозрачных солнечных панелей может показаться абсурдной и совершенно нелогичной, ведь прозрачная панель не должна поглощать излучение.
Исследователи обнаружили, что это не совсем так. Вернее, это совсем не так.
Солнечные панели, созданные инженерами Мичиганского университета, состоят из прозрачных люминесцентных солнечных концентраторов (TLSC). Состоящие из цианина, TLSC способны избирательно поглощать невидимое солнечное излучение, включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, и пропускать через себя остальные видимые лучи. Другими словами, эти устройства прозрачны для человеческого глаза (практически как стекло), но при этом поглощают часть солнечного света, который затем преобразуется в электричество. Это относительно новая технология, впервые разработанная только в 2013 году, но уже сейчас она демонстрирует впечатляющие результаты.
Профессор Р. Лант из MSU демонстрирует прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. Image credits: Мичиганский государственный университет
Панели, оснащенные TLSC, можно формовать в виде тонких прозрачных листов, которые в дальнейшем можно использовать для создания окон, экранов смартфонов, крыш автомобилей и так далее. В отличие от традиционных панелей, в прозрачных солнечных панелях не используется силикон, вместо этого они состоят из слоя оксида цинка, покрытого слоем IC-SAM на основе углерода и слоем фуллерена. Слои IC-SAM и фуллерена не только повышают эффективность панели, но и предотвращают разрушение поглощающих излучение участков солнечных элементов.
Удивительно, но исследователи из Мичиганского государственного университета (МГУ) также утверждают, что их прозрачные солнечные панели могут прослужить более 30 лет, что делает их более долговечными, чем большинство обычных солнечных панелей. По сути, вы можете оснастить свои окна этими прозрачными солнечными элементами и получать бесплатное электричество без особых хлопот в течение десятилетий. Неудивительно, что такая перспектива заинтересовала многих людей.
По словам профессора Ричарда Ланта (который руководил экспериментом по созданию прозрачных солнечных панелей в Мичиганском университете), «высокопрозрачные солнечные батареи представляют перспективное направление для новых солнечных технологий». Он также добавляет, что в будущем эти устройства смогут обеспечить такой же потенциал выработки электроэнергии, как солнечные системы на крышах домов, а также обеспечить наши здания, автомобили и гаджеты способностью к самоподзарядке.
«Это то, над чем мы работаем», — сказал он. «Традиционные солнечные технологии активно изучаются уже более пяти десятилетий, но мы работаем над созданием высокопрозрачных солнечных батарей всего около пяти лет. В конечном счете, эта технология предлагает перспективный путь к недорогому и широко распространенному использованию солнечной энергии на малых и больших площадях, которые ранее были недоступны».
Image credits: Djim Loic/Unsplash
Последние достижения в области технологии прозрачных солнечных панелей
Помимо исследований, проводимых профессором Ричардом Лантом и его командой в MSU, есть и другие исследовательские группы и компании, работающие над созданием усовершенствованных солнечных стеклопакетов. Ранее в этом году команда из Университета ИТМО в России разработала более дешевый метод производства прозрачных солнечных батарей. Исследователи нашли способ производить прозрачные солнечные панели намного дешевле, чем когда-либо прежде.
«Обычные тонкопленочные солнечные элементы имеют непрозрачный металлический внутренний слой, который позволяет им задерживать больше света. В прозрачных солнечных элементах используется светопроницаемый задний электрод. В этом случае часть фотонов неизбежно теряется при прохождении через него, что снижает производительность устройств. Кроме того, производство обратного электрода с нужными свойствами может быть довольно дорогим», — говорит Павел Ворошилов, научный сотрудник физико-технического факультета Университета ИТМО.
«Для наших экспериментов мы взяли солнечный элемент на основе малых молекул и прикрепили к нему нанотрубки. Затем мы провели легирование нанотрубок с помощью ионного затвора. Мы также обработали транспортный слой, который отвечает за то, чтобы заряд с активного слоя успешно достиг электрода. Это удалось реализовать без вакуумных камер, работая в условиях окружающей среды. Все, что необходимо было сделать, это капнуть немного ионного раствора и приложить небольшое напряжение, чтобы создать требуемые свойства», — добавляет автор работы Павел Ворошилов.
Научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Павел Ворошилов.
Технологическая компания PHYSEE из Нидерландов успешно установила свое окно PowerWindow на основе солнечной энергии, на площади 300 квадратных футов в здании банка Rabobank, в Голландии. Хотя в настоящее время прозрачные окна PowerWindow недостаточно эффективны для удовлетворения потребностей в энергии всего здания, PHYSEE утверждает, что, приложив еще немного усилий, вскоре они смогут увеличить эксплуатационные характеристики и мощность генерации энергии своих солнечных окон.
Калифорнийская компания Ubiquitous Energy также работает над системой «ClearView Power», целью которой является создание солнечного покрытия, способного превратить стекло, используемое в окнах, в прозрачные солнечные панели. Это солнечное покрытие позволит прозрачным стеклянным окнам поглощать высокоэнергетические инфракрасные излучения. Компания утверждает, что в ходе первоначальных испытаний солнечных батарей ClearView удалось достичь эффективности в 9,8%.
В сентябре 2021 года объект корпорации Nippon Sheet Glass (NSG), расположенный в городе Чиба, стал первым в Японии зданием, оснащенным солнечными окнами. Прозрачные солнечные панели, установленные NSG на своем объекте, разработаны компанией Ubiquitous Energy. Недавно, в рамках сотрудничества с Morgan Creek Ventures, Ubiquitous Energy также установила прозрачные солнечные окна на строящемся коммерческом здании Boulder Commons II в Колорадо.
PowerWindows работают при прямом и отраженном свете, под любым углом к солнцу
Все эти интересные тенденции указывают на то, что рано или поздно мы также сможем установить прозрачные солнечные окна, генерирующие энергию, в наших домах. Такое небольшое изменение в способе производства энергии в глобальном масштабе может стать большим шагом к жизни в более энергосберегающем мире.
Однако пока мы еще не дошли до этого
Если все вышесказанное звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, то так оно и есть. Эффективность этих полностью прозрачных солнечных панелей составляет около 1%, хотя технология имеет потенциал для достижения эффективности около 10% — это по сравнению с 15%, которые мы уже имеем для обычных солнечных панелей ( эффективность некоторых из них может достигать 22% или даже немного выше).
Таким образом, технология пока не позволяет сделать прозрачные солнечные батареи достаточно мощными, но в недалеком будущем это неизбежно произойдет. Более того, преимущество этой технологии заключается в том, что она может быть использована в небольших объемах, в местах, где нет возможности установить обычные солнечные батареи. При этом их не обязательно заменять, достаточно просто дополнить.
Если задуматься, то еще десять лет назад солнечная энергия вообще не считалась конкурентоспособной, а в одном из последних исследований было доказано, что сейчас это самый дешевый вид электроэнергии за всю историю человечества. Хотя прозрачные солнечные батареи еще не нашли настоящего применения, тем не менее, мы видим, как быстро может развиваться этот вид технологии, и перспективы для достижения больших результатов весьма велики.
Одна только мысль о том, что вскоре мы сможем получать энергию от окон наших зданий, показывает, как далеко мы продвинулись. Энергетическая революция не за горами, и с нашей стороны было бы разумно отнестись к ней серьезно.
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Прозрачные солнечные панели позволяют вырастить хороший урожай
19 марта 2021
12:28
Ольга Мурая
Даже фильтруя часть солнечного света, полупрозрачные солнечные панели не влияют на качество урожая.
Фото Pixabay.
Sarah Swenty/Wikimedia
Одним из недостатков солнечных панелей считают то, что они занимают большие пространства, которые можно было бы использовать в сельском хозяйстве. Новое исследование показало, что прозрачные солнечные панели пропускают достаточно света, чтобы выращивать под ними зелень.
Прозрачные солнечные панели – многообещающее изобретение, которое позволит широко использовать энергию солнца. В отличие от обычных панелей, они не загромождают пространство и не создают лишней тени, их можно установить в окна и наслаждаться солнечным светом, пока батареи преобразуют излучение светила в электроэнергию.
Тонкий органический полимер, из которого сделаны такие батареи, пропускает свет и делает материал гибким и удобным в применении. Органическую солнечную панель можно поместить на экран смартфона и даже на крышу теплицы. Именно перспектива выращивания урожаев прямо под солнечной батареей будоражила умы учёных, однако им нужно было убедиться в том, что такая автономная теплица не будет негативно влиять на всходы.
Дело в том, что солнечные панели не пропускают полный спектр солнечного света – они фильтруют волны определённой длины. Учёные не были уверены, как именно это сказывается на росте и развитии растений, поэтому провели исследование, которое было опубликовано в научном журнале Cell Reports Physical Science.
Исследователи в течение 30 дней выращивали латук (Lactuca sativa) в четырёх разных теплицах. Условия были одинаковыми в каждой, от температуры и полива до удобрений и уровня CO2. Отличался только свет, попадавший на посевы: над тремя теплицами установили экраны, фильтрующие разные участки спектра так, как это бы делали полупрозрачные солнечные панели разных типов. Растения в одной теплице (контрольной группе) росли под полным спектром белого света.
Учёные выделили ряд характеристик, по которым они оценивали полученный во всех четырёх случаях урожай. Они уделили особое внимание внешнему виду растений, который особенно важен для конечного потребителя, оценив количество листьев, их размер и вес каждого растения. Помимо этого, учёные замерили показатели пищевой ценности и здоровья растений.
«Мы не только не смогли обнаружить значимой разницы между контрольной и экспериментальной группами, мы также не увидели различий между разными фильтрами», – сообщает соавтор исследования Брендан О’Коннор (Brendan O’Connor) инженер из Университета Северной Каролины.
В дальнейшем исследователи планируют повторить эксперимент на ряде других растений, например, томатах. Они отмечают большой интерес местных фермеров к их проекту, поэтому стремятся предоставить больше доказательств эффективности прозрачных солнечных панелей и их безопасности для урожаев.
Напомним, ранее Вести.Ru писали о том, что учёные создали «умное» стекло, получающее энергию от ветра и осадков. Также мы рассказывали о солнечных батареях из бактерий, которые производят энергию даже в непогоду.
наука
урожай
свет
теплицы
солнечные батареи
солнечная энергия
альтернативная энергия
новости
Ранее по теме
«Росатом» начнет выпуск ветрогенераторов с увеличенным сроком службы
Термоядерные реакторы будущего дадут в два раза больше энергии, или когда ошибка учёных во благо
«Батарея» из водорослей питала небольшой компьютер энергией в течение целого года
Российские учёные разработали солнечные элементы, работающие даже в помещениях
Путин: углеводороды будут востребованы долго, но надо развивать и зеленую энергию
Россия готовит энергетическую революцию
Onyx Solar — Свяжитесь с нами сейчас
НАШИ ОФИСЫ
Полное имя (*)
неправильный ввод
Компания (*)
неправильный ввод
Телефон (*)
неправильный ввод
Country (*)
SELECT YOUR COUNTRYUSAIndiaGermanyAustraliaCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaArgentinaArmeniaArubaAscension IslandAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and Hercegovina BotswanaBrazilBrunei DarussalmBulgariaBurkina FasoBurundiCameroonCanadaCape VerdiCayman IslandsCentral African Republic ChadChileChinaColombiaComorosCambodiaCongo (Republic of the)Democratic Republic of the CongoCosta RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominican Republic EcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial Guinea EritreaEstonia EthiopiaFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench AntillesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGrenadaGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribati Республика КувейтКыргызская РеспубликаЛаосЛатвияЛиванЛесотоLib eriaLibyaLithuaniaLuxembourgMacauMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall Islands MartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMontenegroMongoliaMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorth KoreaNorth Mariana Islands NorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussiaRwandaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaScotlandSenegalSerbia SeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaRepublic of KoreaSpainSri Lanka SudanSurinameSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTahitiTaiwanTanzaniaThailandTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUruguayUnited StatesVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)SamoaYemenZambiaZimbabwe
неправильный ввод
Город (*)
неправильный ввод
Тема (*)
ВЫБЕРИТЕ ТЕМУЗапросить предложение GlassПроекты под ключСтать установщикомR&DОбщий запрос
неправильный ввод
Сообщение (*)
неправильный ввод
(*)
Принять Политику конфиденциальности о защите данных
неправильный ввод
Подробнее о Политике конфиденциальности
(*)
неправильный ввод
Прозрачные солнечные элементы | Энергетическая инициатива Массачусетского технологического института
Владимир Булович, специалист по электротехнике и компьютерным наукам (слева), Майлз Барр, доктор философии 12-го года (справа), и Ричард Лант (внизу) создают прозрачные солнечные элементы, которые однажды можно будет разместить на предметах повседневного обихода, от мобильных устройств до окон. , превращая поверхности повсюду в недорогие системы сбора энергии. Это исследование было поддержано Центром экситоники Массачусетского технологического института, исследовательским центром Energy Frontier, финансируемым Министерством энергетики США. Кредит: Джастин Найт
Обзор
Исследователи Массачусетского технологического института создают прозрачные солнечные элементы, которые могут превращать предметы повседневного обихода, такие как окна и электронные устройства, в генераторы энергии, не меняя при этом их внешнего вида и функционирования. Как? Их новые солнечные элементы поглощают только инфракрасный и ультрафиолетовый свет. Видимый свет беспрепятственно проходит через клетки, поэтому наши глаза не знают, что они там. Используя простые методы при комнатной температуре, исследователи нанесли покрытия своих солнечных элементов на различные материалы и использовали их для запуска электронных дисплеев с использованием окружающего света. По их оценкам, использование окон с покрытием в небоскребе может обеспечить более четверти потребностей здания в энергии без изменения его внешнего вида. Сейчас они начинают интегрировать свои солнечные батареи в потребительские товары, в том числе в дисплеи мобильных устройств.
Изобрести новую солнечную технологию, которая могла бы коммерчески конкурировать с сегодняшними солнечными батареями, сложно, учитывая существующие методы развертывания. Но прозрачный фотоэлектрический (PV) элемент изменит правила игры. Его можно наносить на любую поверхность, не искажая внешний вид основного материала. «У вас могут быть полосы зебры, следы слона или что угодно, потому что клетки, которые находятся сверху, невидимы», — говорит Владимир Булович, профессор электротехники и директор Лаборатории технологий микросистем Массачусетского технологического института. «Они могут быть на всем вокруг вас, включая все ваши окна, и вы об этом не узнаете».
Другие исследовательские группы ранее работали над созданием «прозрачных» солнечных элементов, обычно беря обычные непрозрачные фотоэлектрические материалы и либо делая их настолько тонкими, чтобы они становились полупрозрачными, либо «сегментируя» их — процесс, который Булович сравнивает со сборкой частей солнечной батареи. панель на окне с прорезями для просмотра. Но эти подходы предполагают неотъемлемый компромисс между прозрачностью и эффективностью. «Когда вы начинаете с непрозрачных фотоэлектрических материалов, вам, как правило, приходится уменьшать площадь активной области, чтобы повысить прозрачность», — говорит Майлз Барр, доктор философии 2012 года, президент и технический директор Ubiquitous Energy, Inc. «Поэтому с существующими фотоэлектрическими технологиями сложно для оптимизации эффективности и эстетики одновременно».
Используя прототип элемента, Ричард Лант демонстрирует прозрачность нового солнечного элемента, разработанного им и его коллегами из Массачусетского технологического института. Бывший постдокторант Массачусетского технологического института, Лант сейчас является доцентом кафедры химического машиностроения и материаловедения Мичиганского государственного университета. Фото: Джеффри Супран Г., Массачусетский технологический институт
Три года назад команда лаборатории органической и наноструктурной электроники Массачусетского технологического института начала решать проблему, используя другой подход. Ричард Лант, в то время постдоктор Массачусетского технологического института, а ныне доцент Мичиганского государственного университета, предложил создать солнечный элемент, который поглощал бы всю энергию солнца, кроме той части, которая позволяет нам видеть. Весь свет состоит из электромагнитного излучения, охватывающего спектр длин волн, каждая из которых содержит энергию, которая потенциально может быть собрана солнечным элементом. Но человеческий глаз может обнаружить только часть этого спектра — так называемый видимый свет. С правильными материалами и дизайном свет, который мы можем обнаружить, пройдет через солнечный элемент к нашим глазам; остальное будет поглощено солнечным элементом, и мы никогда не пропустим его.
Новый дизайн
Вдохновившись идеей Лунта, команда разработала прозрачный фотоэлемент. Схематический рисунок ниже показывает его компоненты и то, как они работают вместе. Самый толстый слой (слева) — это стеклянная, пластиковая или другая прозрачная подложка, на которую наносится покрытие; несколько слоев фотоэлектрического покрытия расположены справа. В основе покрытия лежат два активных слоя — поглощающие полупроводниковые материалы, которые возбуждаются солнечным светом и взаимодействуют, создавая электрическое поле, вызывающее протекание тока. Между этими слоями расположены электроды, которые подключаются к внешней цепи, по которой ток выходит из устройства. Поскольку оба электрода должны быть прозрачными, а не обычным отражающим металлом, можно добавить слой на задней части ячейки, чтобы отражать солнечный свет с выбранными длинами волн, отправляя его обратно для второго прохода через активные слои. Наконец, на обеих внешних поверхностях можно использовать антибликовые покрытия для уменьшения отражений, потому что любой отражаемый свет — потенциально до 10% от общего количества — не проходит через устройство. «Мы используем комбинацию молекулярной инженерии, оптического дизайна и оптимизации устройства — целостный подход к разработке прозрачного устройства», — говорит Барр.
Образец прозрачного фотогальванического устройства
На этой схеме показаны ключевые компоненты нового прозрачного фотогальванического (PV) устройства, которое пропускает видимый свет, улавливая ультрафиолетовый (УФ) и ближний инфракрасный (БИК) свет. Фотоэлектрическое покрытие — серия тонких слоев справа — наносится на кусок стекла, пластика или другую прозрачную подложку. В основе покрытия лежат активные слои, которые поглощают УФ- и БИК-свет и вызывают протекание тока через два прозрачных электрода по внешней цепи. Рефлектор направляет УФ- и БИК-свет обратно в активные слои, а антиотражающие (AR) покрытия на внешних поверхностях максимизируют входящий свет за счет уменьшения отражений.
Чтобы продемонстрировать работу своего солнечного элемента, исследователи измерили его поглощающую способность, а затем сравнили ее с реакцией обычного солнечного элемента. Результаты отображаются ниже. В каждом случае отклик поглощения (черная кривая) накладывается на солнечный спектр (серая кривая). В обычной кювете (вверху) длины волн, при которых поглощение относительно велико, включают видимую часть спектра, которую могут обнаружить наши глаза (цветной участок между примерно 400 и 700 нанометрами). Напротив, прозрачная кювета (внизу) хорошо поглощает в ближней инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра — как выше, так и ниже видимого диапазона. Но в видимой области поглощение падает, приближаясь к нулю.
Спектральная характеристика обычных и прозрачных фотоэлементов
Этот критично расположенный зазор делает солнечный элемент Массачусетского технологического института прозрачным для человеческого глаза, но это также означает, что элемент не захватывает всю падающую энергию. «Мы пропускаем видимые фотоны [частицы света], позволяя им эффективно освещать комнату. Но мы пытаемся поймать все фотоны в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах», — говорит Булович. «Мы пытаемся не пропустить ни один из этих фотонов. Так что медоносная пчела, которая видит в ультрафиолете, не считает себя прозрачной, но мы, люди, думаем».
Текущие версии ячеек команды пропускают более 70% видимого света, что соответствует диапазону тонированных стекол, которые сейчас используются в окнах зданий. Но эффективность преобразования энергии у них низкая — всего около 2%. В подробном теоретическом анализе Лант, Булович и другие показали, что их конструкция должна реально достигать эффективности более 12%, что сопоставимо с показателями существующих коммерческих солнечных панелей. Добиться этого будет непросто, но они верят, что смогут это сделать, тщательно оптимизировав состав и конфигурацию фотоэлектрических материалов. Действительно, говорит Лант, просто «укладывая» свои прозрачные солнечные элементы, они потенциально могут достичь эффективности 10%, сохраняя при этом способность пропускать свет. Они уже продемонстрировали, что массив последовательно соединенных прозрачных ячеек может питать жидкокристаллический дисплей небольших часов, полностью полагаясь на окружающий свет.
Одна из оставшихся проблем — долговечность. В коммерческих приложениях, таких как оконные покрытия, солнечные элементы должны продолжать хорошо работать в течение многих десятилетий. По словам Буловича, работа по продлению срока службы сопутствующих товаров, таких как светодиоды, увенчалась успехом. Он считает, что многие отрасли промышленности решают ту же проблему, и эта инженерная проблема должна быть решена в ближайшие годы, а их солнечные элементы должны иметь коммерчески жизнеспособный срок службы.
Затраты и выгоды
Стоимость внедрения технологии зависит от области применения, эффективности солнечных батарей и других факторов. Но Барр называет несколько источников потенциальной экономии средств по сравнению с традиционными солнечными системами. Например, процессы, используемые при изготовлении новых прозрачных фотоэлектрических модулей, являются экологически чистыми и энергоемкими. Действительно, покрытия наносятся почти при комнатной температуре, поэтому прозрачные фотоэлектрические пленки можно наносить практически на любую поверхность. Нет необходимости использовать стекло, которое является дорогостоящим компонентом при изготовлении обычных систем.
Еще более значительная экономия может быть достигнута во время установки — часто преимущество «привязки к существующей инфраструктуре», — говорит Барр. В качестве иллюстрации он ссылается на оконное стекло с PV-покрытием. Во время нового строительства или проекта по замене окон фотоэлектрическое покрытие может быть добавлено с очень небольшими дополнительными затратами. Покрытие может быть легко нанесено на одну из внутренних поверхностей окон с двойным остеклением вместе со стандартными покрытиями с низким коэффициентом излучения или солнцезащитными покрытиями. Слой PV будет инкапсулирован между стеклами, хорошо защищенным от непогоды, мытья окон и других внешних угроз. Что еще более важно, затраты на стекло, обрамление и установку будут включены в общую стоимость строительного проекта — то же самое с фотоэлектрическим покрытием или без него. Напротив, при использовании обычной фотоэлектрической системы эти затраты могут составлять от половины до двух третей общей суммы. Распределение энергии, генерируемой окнами, оборудованными фотоэлектрическими панелями, может быть таким же простым, как размещение проводного соединения, силовой электроники и розетки сбоку от каждого окна или ряда окон.
Выгода от добавления солнечных батарей должна быть значительной. Окна в небоскребе, например, представляют собой обширную вертикальную площадь, прямо подверженную воздействию яркого утреннего и раннего вечернего солнечного света. В одном анализе исследовательская группа подсчитала, что если бы все эти окна содержали прозрачные солнечные элементы — при условии эффективности всего 5% — вырабатываемая энергия могла бы удовлетворить более четверти всех потребностей здания в электричестве. Более того, солнечные элементы блокировали бы большую часть инфракрасного излучения, большую часть солнечного света, нагревающего комнату. Этот эффект может сократить потребности в кондиционировании воздуха, что еще больше снизит потребление энергии и эксплуатационные расходы в здании. И все эти преимущества можно было бы получить без изменения внешнего вида здания и не загораживая обзор для жильцов.
Выход в мир
Признавая коммерческий потенциал этой технологии, Барр, Лант, Булович и Барт Хоу стали соучредителями компании Ubiquitous Energy, название которой отражает их видение фотоэлектрических систем, беспрепятственно используемых в нашей повседневной жизни. Они продолжают разработку для оптимизации своих прозрачных фотоэлектрических модулей, используя различные полупроводниковые материалы и конфигурации устройств, которые приведут к более высокой эффективности и лучшей прозрачности. И они выясняют, как интегрировать PV в потребительские товары, которые будут выполнять свои обычные функции и в то же время собирать энергию.
Компания Barr рассчитывает выпустить первые коммерческие продукты для мобильных электронных устройств в течение нескольких лет. Предоставление таким устройствам возможности собирать энергию от окружающего света и перезаряжать свои собственные батареи обеспечит значительные преимущества, включая дополнительное удобство, большую свободу от энергосистемы и лучший пользовательский опыт. Возможно, что более важно, в процессе разработки продуктов для мобильных устройств команда научится создавать более крупные системы сбора энергии, чтобы через несколько лет они могли масштабировать свои технологии до размеров окон.
Булович осознает, что их технология не спасет планету, обеспечив ее необходимой безэмиссионной энергией. Но он считает это привлекательной частью решения. Его можно добавить к вещам, которые уже развернуты, и это не потребует выделения огромных новых площадей для сбора солнечной энергии.