Редактор GeekTimes
1069,2
рейтинг
17 марта 2015 в 14:12

Созданы полностью прозрачные солнечные панели

image

Исследователи из Мичиганского государственного университета сумели изготовить прозрачный материал, который при этом преобразует солнечный свет в электроэнергию. По сравнению с предыдущими условно-прозрачными материалами этот действительно выглядит как стекло. В перспективе его можно будет поставить вместо стекла в окно жилого дома и получать дополнительную дармовую энергию, или превратить в экран смартфона/планшета, чтобы он подзаряжался самостоятельно.

Конечно, солнечная панель для получения электричества должна улавливать фотоны, которые будут генерировать энергию. А значит, она не может быть полностью прозрачной. Поэтому предыдущие версии таких материалов были полупрозрачными. В чём подвох?

image

В новом материале используется технология "солнечного концентратора". Содержащиеся в нём органические соли поглощают невидимое (ультрафиолетовое и инфракрасное) излучение. Оказавшись внутри панели, всё излучение переходит в инфракрасный диапазон. Это излучение, отражаясь от плоскостей панели изнутри, проникает к её краям. Там его встречают узкие полоски из обыкновенных фотовольтаических панелей, которые и поглощают свет, выделяя энергию.

image

Пока эффективность сбора энергии у пробных панелей составляет 1%. Учёные считают, что этот показатель можно увеличить до 5%. Максимальный КПД для непрозрачных солнечных концентраторов составляет 7%. Конечно, это очень мало, по сравнению с современными солнечными панелями, у которых КПД серийных образцов достигает 25%, а в лабораториях доходит и до 50%. Зато прозрачные преобразователи энергии могут быть установлены в дома вместо обычных стёкол. Если представить себе целый небоскрёб, в котором вся поверхность перерабатывает энергию, то полученное число уже будет достаточно внушительным.
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
134,2
рейтинг 1069,2
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (38)

  • +18
    Да, со всего небоскреба хватит директору на освещение туалета…
    • +7
      Можем даже посчитать.
      Пусть наш небоскреб имеет размеры 380 x 130 метров, как Empire State Building. Площадь поверхности, т.о. — 50 000 кв. м.
      Угол падения солнечных лучей будет изменяться весь день, примем, для простоты картины, 60 градусов.

      Падающий поток в солчнечный день: 1400 х 50 000 х cos 60 = 35 000 000 Вт. В пасмурный день будет на порядок меньше.
      При эффективности в 1% такая панель будет давать 350 Квт в солнечный день и 35 КВт в пасмурный.

      В Empire State Building примерно 2500 туалетов. Итого, на каждый туалет придётся примерно 12 Вт в солнечный день и примерно 1 Вт в пасмурный. Ну так, примерно эквивалентно не очень яркой свечке.
      • +4
        Ну если использовать светодиодные лампы, то будет очень даже неплохое освещение при 9 Вт.
      • +2
        А если они доведут эффективность до 5%, то и на зарядку мобильника хватит.
        Только вот окупится эта затея, включая стоимость переостекления всего здания, не очень и скоро.
  • +1
    Для стёкол-панелей экранов смартфонов и прочих гаджетов целесообразнее вести изыскания в сторону односторонне прозрачных материалов. Чтоб в одном направлении — изнутри наружу — прозрачное, а в обратно по максимуму собирало бы свет.
    • +11
      На основе материала с односторонней прозрачностью можно сделать вечный двигатель :-)
      • +1
        чёрт :)
      • +1
        Это каким это образом? У него же не будет идеального коэффициента прозрачности.
    • 0
      слабо представляю полезность таких панелей
      для полупрозрачных, как в топике, понятно — можно установить в оконную раму и получать электроенергию без особых потерь в освещенности. а direction dependent панели? в оконную раму не вставишь:
      • аккумулирует извне: тогда в помещении будет темно, но зато будет поток из помещения наружу (не очень)
      • аккумулирует изнутри: тогда в помещении будет светло, но будет аккумулировать из источников освещения, которые находятся в помещении? аккумулировать неизрасходованную энергию, которая попала на оконную раму? может быть, но выход энергии будет слишком мал
      • +1
        Речь о гаджетах, если такую direction dependent панель заюзать вместо обычного защитного стекла, то в направлении изнутри наружу она будет прозрачная и не будет влиять на свет от экрана, а в другую сторону будет ловить свет и преобразовывать в электричество.
  • 0
    Даже солнечные панели в умеренных широтах слабоприменимы. А с таким КПД…
    Для зданий просто экономически бессмысленно, для мобильников бессмысленно из-за мизерной отдачи.
    • 0
      А если панели по цене обычного стекла? В принципе, такой панели будет достаточно чтобы запитать встроенный термометр и измеритель интенсивности ветра с выводом на встроенный ЖК индикатор.
      • 0
        Для термометра и батарейки литиевой на 15 лет хватит.

        А вот для небоскреба из стекла и стали может что-то интересное и получится.

        Но вот экономически… Там такие же полоски солнечных панелей, только их еще нужно заделать и подключить. И стекло с «солями». А это тоже может сказаться и на стоимости и на прочности.
        • 0
          Обычное бытовое стекло — жуткая химия. На пару солей больше — не особо повлияет на характеристики.

          Батарейка будет непрозрачной, да и каково ей будет от перепадов температур? Ночью ниже ноля, а днём на солнце поджаривается.
  • 0
    Новость просто отличная… но статью закончил читать на фразе «получать дополнительную дармовую энергию»
  • 0
    Заголовок должен был гласить «Созданы почти полностью прозрачные в видимом диапазоне солнечные панели».
    • 0
      «В Австралии обитает как минимум одна овца, и как минимум с одной стороны она черная».
  • +2
    Я правильно понял, что это почти полностью прозрачный материал, через который не проходит ИК-излучение? И мало того, что не проходит, еще и чуточку превращается в электричество? Это ж сколько можно на кондеях летом сэкономить? Вопрос, конечно, в стоимости квадратного метра таких панелей при их размере 90*150см, например.
    • 0
      Это не проблема, уже много лет такие материалы известны и применяются — например, их ставили в слайд-проекторы между лампой и слайдом, чтобы снизить нагревание без ущерба для изображения. Также почти всегда такой фильтр стоит перед матрицей цифрового фотоаппарата.
      • 0
        Ну и жаростойкое стекло тоже не должно пропускать ИК, как мне кажется, а оно тоже используется уже давненько. Вопрос цены массового производства и экономического выхлопа от экономии на кондеях и использовании полученного электричества.
    • 0
      Нисколько не сэкономить, видимый свет нагревает всё, чем поглощается. (если только у вас не полностью зеркальное помещение). Кроме того речь идёт о ближнем ИК, оптическом, который преобразуется в электричество, тепло в другом диапазоне.
  • –1
    Ну во-первых следуя из графика поглощения, она (панель) работает только в диапазоне инфракрасного излучения, вот почему такой маленький КПД.
    «Оказавшись внутри панели, всё излучение переходит в инфракрасный диапазон» — а вот это уже очень интересно, каким это волшебным образом ультрафиолет, рентегеновское и видимое излучение «трасформируется» в излучение ИК диапазона (как оно теряет длинну волны, кароче?). Можно потерять интенсивность, можно потерять частоту, но тут длинна волны. Насколько я знаю, ее можно отсечь, но никак не трансформировать.
    • +5
      можно потерять частоту, но тут длинна волны
      длина волны обратно пропорционально связана с частотой :)
      • –1
        Цвет связан только с частотой, а не с длиной волны.
        • 0
          Это как… зеленый цвет может иметь длину волны 680нм?
          • 0
            Легко.
            В среде с показателем преломления 650/(~550) = 1.18 (прозрачный пластик). Длина волны будет больше, а вот частота константа. Следует из решения уравнений Максвелла и условий на границе раздела для электрической и магнитной составляющей в колебаниях ЭМ волны.
            Под водой цвета не меняется)
            • 0
              Длину волны к излучению привязывают обычно к условиям вакуума.
              Под водой изменение цвета излучения заметить просто невозможно т.к. последние нанометры в детекторе излучение проходит в материале детектора и жестко связано с частотой.
              Да и детекторы, вобщем-то реагируют не на частоту излучения а на его длину волны. Но поскольку «детектора в вакууме» не существует, детектирование излучения происходит в среде с известным коэффициентом преломления и для одинаковой частоты излучения всегда будет регистрироваться излучение с таким же цветом, независимо от того какую среду оно прошло до этого.
              А кстати, есть в природе вообще детекторы оптического излучения регистрирующие частоту излучения а не его длину волны? А то все детекторы что припоминаются дикриминируют цвет излучения по длине волны(дифракционные решетки) а не частоте излучения.
        • 0
          Вы, наверное, это просто еще не проходили.
          • 0
            Зачем так грубо?
            То, что цвету присваивают длину волну, а не частоту в школьном учебнике совершенно не означает, что это всегда так. Там, наверняка есть приписка, что это верно только доля сред с показателем преломления равным 1.
            Цвет, воспринимаемый глазом человека определяется тем, какие Именно клетки возбудил фотон. Точнее молекулу какой клетки.
            Вероятность поглощения кванта света определяется уровнями активной молекулы и энергией (читай частотой) фотона.
            Меня так учили.
            • 0
              У вас немного смешались кони и люди. Энергия фотона остается неизменной вне зависимости от среды. Частота и длина волны обратны друг другу, никаких дополнительных переменных там нет. Поэтому в оптически более плотных средах длина волны уменьшается, но с ней же пропорционально увеличивается и частота. Поэтому говорить о том, что цвет определяется частотой, а не длиной волны — некорректно и глупость.
              • 0
                Я, конечно дико извиняюсь, но что за бред про одновременное уменьшение частоты и увеличение длины волны?!?!
                Дайте ссылку.
                Откройте университетский учебник по оптике и найдите там уравнения Максвелла с решением на границе раздела сред. Надеюсь вопросы пропадут.
                Ну и банально, E=hv — не зависит от среды.
                • 0
                  И еще раз прошу прощение за грубость, но на вещи в духе ТНТ и СТС я иначе реагировать не могу.
                  Давайте хотя бы школьный курс физики опровергать не будем. Он далеко не полный, но вполне корректный.
                  • 0
                    Сначала мне показалось, что вы надо мной издеваетесь (еще и к поклонникам ТНТ меня отнесли), но потом я понял, что был неправ. Извините.
                    • 0
                      Издеваться в комментах я бы не стал.
                      Рад, что осознали, надеюсь я вас не обидел.
                      Если есть вопросы по теме дискусси — пишите в личку.
                      Я вот думаю, может как-нибудь написать статью с физическим обоснованием различных оптических явлений из жизни и техники.
    • +1
      Почему это никак? Вспомните первые зеленые лазеры, излучение которых получалось удвоением частоты ИК излучения. Некоторые кристаллы имеют свойства преобразования частоты. Да даже классический рубиновый лазер преобразует зеленую часть спектра излучения накачки в красное излучение.
      • 0
        Все нелинейные процессы в кристаллах крайне неэффективны. Коэффициент преобразования слишком мал будет. Да и работать только для лучей идущих строго в определенном направлении и для одной длины волны (точнее узкой линии в спектре)
        Не заметили, что на рынке нет перестраиваемых лазеров приличной мощности. А ПГС уже не один десяток лет.
    • –1
      Варианты могут быть разные. От банального поглощения с последующим переизлучением в ИК, до нелинейных процессов вроде генерации второй гармоники, параметрической генерации, неупругого рассеяния и т.д.
      Но у всех таких процессов крайне низкая эффективность, тем более для произвольной длины волны.
      Скорее эффект сарафанного радио и перевода.
  • 0
    Надо еще подождать и сделают уже 5%, потом 7 и 20)
    Надеюсь доживу до бюджетного личного авиа транспорта)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.