211service.com
Startup Engineers Przezroczyste ogniwa słoneczne
Wyobraź sobie świat, w którym każdą powierzchnię można pokryć ogniwami słonecznymi, które zamieniają światło słoneczne, a nawet blask żarówek, w niewielkie ilości użytecznej energii. Taki jest cel nowego startupu o nazwie wszechobecna energia . Firma ma nadzieję opracować niedrogie, przezroczyste powłoki i folie, które mogłyby zbierać energię świetlną po nałożeniu na okna lub ekrany e-czytników lub tabletów. Jednym ze sposobów wykorzystania tej technologii mogą być okna elektrochromowe, które zmieniają kolor z przezroczystych na ciemne, gdy słońce jest najjaśniejsze.
Sztuczka polega na tym, jak fotowoltaika firmy pochłania światło: zbiera długości fal w ultrafioletowej i podczerwonej części widma, ale przepuszcza światło widzialne. W przeciwieństwie do tego, tradycyjne ogniwa słoneczne zbierają światło w obszarach nadfioletowych i widzialnych i dlatego nie mogą być całkowicie przezroczyste.
To na pewno ciekawe podejście, jeśli koszt takich ogniw może być wystarczająco niski, a stabilność materiałów wystarczająca” – mówi Zhenan Bao , profesor inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Stanforda, który nie jest związany ze startupem. Dodaje, że dzięki zbieraniu światła podczerwonego i ultrafioletowego technologia filtruje części widma, które ludzie zazwyczaj chcą, aby okna i tak się nie wpuszczały.
Miles Barr, prezes i dyrektor ds. technologii w firmie Ubiquitous Energy, mówi, że przezroczyste ogniwa słoneczne są wykonane z różnych warstw organicznych, osadzanych pojedynczo na szkle lub folii. Proces ten można łatwo zintegrować z systemami osadzania cienkowarstwowego stosowanymi w przetwórstwie przemysłowym. Na przykład wiele nowoczesnych okien ma jakiś rodzaj powłoki do kontroli słonecznej lub izolacji; Barr wyobraża sobie, że ogniwa słoneczne jego firmy będą produkowane i dodawane w podobny sposób. Wszechobecna Energia, która została wydzielona z laboratorium Władimir Bulović , profesor elektrotechniki na MIT, nie ogłosił jeszcze planów dotyczących produktów ani cen.
Artykuł opublikowany w Stosowane litery fizyki w 2011 roku opisał spektralnie selektywne podejście firmy: prototypy wykonane z materiałów organicznych dawały nieco mniej niż 2 procent wydajności i widoczną przezroczystość około 70 procent. (Okna budynków zwykle wymagają przezroczystości od 55 do 90 procent, podczas gdy mobilne wyświetlacze elektroniczne od 80 do 90 procent). Barr twierdzi, że jego zespół podnosi zarówno wskaźniki wydajności, jak i przezroczystości.
Podczas gdy firma jest nadal w fazie badawczo-rozwojowej, bada różne materiały i projekty produktów. Otrzymujemy katalog struktur urządzeń i składników do urządzeń o wyższej wydajności, które mogą zasilać bardziej energochłonne urządzenia lub zrównoważyć energię w budynkach, mówi Miles. Gdy osiągniesz 10-procentową wydajność, otwiera się wiele aplikacji. Firma ma nadzieję osiągnąć sprawność większą niż 10 procent przy wysokiej widocznej przezroczystości.
Istnieją inne rodzaje przezroczystych ogniw słonecznych, ale wiele z nich nadal zbiera trochę światła w zakresie widzialnym, a zatem nie ma potencjału przezroczystości podejścia, które ignoruje światło widzialne. Materiały te osiągają półprzezroczystość, gdy są rzadko osadzane na powierzchni lub gdy urządzenia fotowoltaiczne są cieńsze, aby przepuścić więcej światła widzialnego.
Obecna technologia fotowoltaiczna intensywnie wykorzystuje zakres widzialny w ultrafiolecie, ale w niewielkim stopniu w zakresie podczerwieni, mówi Shenqiang Ren, profesor chemii na University of Kansas, który nie jest związany z firmą. W promieniowaniu słonecznym około 45 procent energii promieniowania pochodzi z podczerwieni [światła].
Barr wyjaśnia, że gdy wszechobecna energia dąży do poprawy wydajności swoich ogniw słonecznych, szuka dwóch standardowych sposobów gromadzenia większej ilości światła. Pierwszym z nich jest optymalizacja konstrukcji materiałów półprzewodnikowych. Jego obecne materiały obejmują barwniki molekularne, które mają selektywne piki absorpcji w zakresie ultrafioletowym i bliskiej podczerwieni; Barr mówi, że firma opracowuje materiały, które również gromadzą energię głębiej w podczerwieni. Drugi obejmuje inżynierię w nanoskali i poprawianie interferencji optycznych w urządzeniu w celu poprawy absorpcji światła — sztuczki stosowane w przeszłości do poprawy wydajności nieprzezroczystych ogniw słonecznych. Mówi, że istnieje wiele pokręteł, które można dostroić, aby zwiększyć wydajność.