24.10.2017
Прозрачные солнечные материалы, которые могут быть применены для окон, представляют собой массивный источник неиспользованной энергии. Они способны собрать намного больше энергии, чем крупные, громоздкие солнечные батареи на крышах, сообщают ученые Nature Energy.
Авторы исследования утверждают, что широкое использование таких высоко прозрачных солнечных приложений сможет удовлетворить спрос на электроэнергию в США и резко сократить использование ископаемых видов топлива.
«Высоко прозрачные солнечные элементы представляют собой настоящую «волну будущего» для новых солнечных технологий», - сказал Ричард Лунт, научный сотрудник департамента по химическому машиностроению и материаловедению им. Йохансена Кросби в MSU (Государственном Университете Мичигана). «Мы проанализировали их потенциал и продемонстрировали, что благодаря сбору одного лишь невидимого света эти устройства смогут обеспечить такой же потенциал для производства электроэнергии, как солнечная крыша, обеспечивая при этом дополнительную функциональность и повышая эффективности зданий, автомобилей и мобильной электроники».
Лунт и его коллеги из MSU впервые разработали прозрачный люминесцентный солнечный концентратор, который при размещении в окне создает солнечную энергию, не меняя вид из окна и его прозрачность. Тонкий пластиковый материал можно будет успешно использовать на зданиях, окнах автомобилей, в сотовых телефонах или других устройствах с чистой поверхностью.
В данной системе используются органические молекулы, разработанные Лунтом и его командой для поглощения невидимых волн солнечного света. Исследователи могут «настроить» эти материалы таким образом, чтобы те собирали только ультрафиолетовые и около-инфракрасные волны, которые затем преобразуют энергию в электричество.
Перемещение глобального энергопотребления от ископаемых видов топлива к возобновляемым потребует инновационных и экономически эффективных технологий использования возобновляемых источников энергии. Пока солнечная энергия покрывает лишь 1,5% спроса на электроэнергию в Соединенных Штатах и во всем мире.
Но авторы исследования отмечают, что с точки зрения общего потенциала в плане производства электричества, в Соединенных Штатах имеется от 5 до 7 миллиардов квадратных метров подходящих стеклянных поверхностей. С такой большой площадью стекла инновационные солнечные системы смогут удовлетворять 40 % спроса на энергию в США. Примерно таким же потенциалом обладают солнечные установки на крышах. «Бесплатное продвижение двух этих технологий, - сказал Лунт, - поможет нам приблизиться к 100% удовлетворению спроса, если мы также сможем усовершенствовать процесс хранения энергии».
Лунт также отметил, что высоко прозрачные солнечные установки обеспечивают эффективность сбора солнечного света выше 5 %, в то время как традиционные солнечные панели имеют показатель от 15 до 18 %. Хотя прозрачные солнечные технологии никогда не станут более эффективными в деле преобразования солнечной энергии в электроэнергию, чем их непрозрачные аналоги, они интересны тем, что способны использовать потенциал дополнительных площадей поверхностей. В данный момент прозрачные солнечные технологии составляют лишь около трети от их реального общего потенциала.
«Это то, к чему мы стремимся», - сказал Лунт. «Традиционные солнечные приложения активно исследуются уже более пяти десятилетий. Мы же работаем с прозрачными солнечными батареями в течение примерно пяти лет. Эта технология предлагает нам многообещающий путь к недорогой, общедоступной солнечной энергии, которую будут производить и малые, и большие поверхности. Ранее это было невозможно.