Forskere ved Los Alamos National Laboratory har demonstreret en 6 ″ prototype af et kvantet afstemt, dobbeltpanet, solenergidrevet vindue. Vinduet er specielt, selv for et solvindue, idet den udvendige vinduesrude har kvantepunkter, der ændrer ultraviolet og blåt lys til lettere absorberbare frekvenser, så solcellerne fra hylden kan omdanne til elektricitet. Den samme teknologi, der anvendes på et standard solcellepanel antyder et fald i omkostningerne til elektricitet fra nævnte panel på op til 34%.
”Tilnærmingen komplementerer eksisterende fotovoltaisk teknologi ved at tilføje højeffektiv sollysindsamlere til eksisterende solpaneler eller integrere dem som halvtransparente vinduer i en bygnings arkitektur,” sagde ledende forsker, Dr. Victor Klimov.
For at omdanne et vindue til en 'tandem, selvlysende sollysopsamler', lægger Los Alamos-teamet et lag af meget emitterende mangandopede kvantepunkter på den udvendige overflade af den ydre glasrude (øverste lag til venstre billede nedenfor) og et lag af kobberindiumselenidkvantepunkter på den indre overflade af den indvendige (nederste) rude.
Den udvendige rude absorberer de blå og ultraviolette dele af solspektret og genudsender de farver, som en standard solcelle kan absorbere. Derefter styres det genudsendte lys ved intern reflektion (midtbillede nedenfor) i glasruden til kanterne af vinduet, hvor solceller er vinkelret på glasruden.
Det tredje billede demonstrerer de lilla og blå bølgelængder, der absorberes og omdirigeres til kanterne, mens det resterende lys fortsætter til den anden glasrude - som også omdirigerer til solceller ved ruden.
Et lag af meget emitterende mangandopede kvanteprikker på den udvendige overflade af den ydre glasrude (øverste lag til venstre billede nedenfor) og et lag af kobberindiumselenidkvanteprikker på den indre overflade af den indvendige (nederste) rude.
Det derefter udsendte lys styres af intern reflektion (midterste billede nedenfor) i glasruden til kanterne af vinduet, hvor solceller er vinkelret på glasruden.
Det tredje billede demonstrerer de lilla og blå bølgelængder, der absorberes og omdirigeres til kanterne, mens det resterende lys fortsætter til den anden glasrude - som også omdirigerer til solceller ved ruden.
"Prototypenheden udviste en høj optisk kvanteffektivitet på 6, 4% til sollysbelysning og sol / elektrisk konverteringseffektivitet på 3, 1%."
Forfatterne testede mange materialer og foreslog mange kombinationer for at finjustere (og øge) effektiviteten. For eksempel kan tandemvinduet bruge et vinduesstykke stykke glas - 20 tommer - mere end det dobbelte af mængden af fotoner, der leveres til PV-celler.
I tillæg til et standardvindue med dobbeltvindue foreslog forskerne også at bruge det første glaslag til at sidde ovenpå et standard solcellepanel.
Branchen har forsøgt at løse problemet med 'spildt spektrum' ved hjælp af multifunktionelle solceller. Den internationale rumstation bruger et multifunktions-solcellepanel, der når op til og over 40% effektivitet. Historisk set har disse produkter været meget dyre. Mængdepunkter påført glas er meget mindre:
De samlede omkostninger for glasmaterialer på $ 2 / m 2 for en 1 × 1 m 2 tandem LSC. Tilnærmelsesvis omkostningerne for andre bestanddele, der kræves for at samle en komplet enhed med $ 1 / m 2, er de samlede omkostninger for tandem LSC ~ $ 5, 01 / m 2. Dette er cirka 20 gange lavere end de typiske omkostninger for Si-PV-modulet (~ $ 100 / m 2).
Et standard kommercielt solcellepanel er cirka to kvadratmeter stort til en omtrentlig pris på $ 10 per panel ($ 8, 33 for et 60-celle solcellepanel) - hvis anvendt på et moderne 350W solcellepaneler, vil omkostningerne tilføje 2, 9 ¢ / W til udgifter til modulet.
En forudgående undersøgelse bemærkede, at et 5% effektivt solglasprodukt kunne producere svarende til 40% af USAs elektricitetsbehov, hvis det er vidt udbredt - proportionalt kan et 3, 1% effektivt produkt dække 24, 8% af amerikansk elektricitet, hvis det blev anvendt på lignende måde.
Forfatteren foreslår, at anvendelse af dette kvanteprikelag med yderligere forfining kan tilbyde en omkostningsbesparelse på solenergi på 34% i forhold til et standard, selvstændigt solcellepanel. Et spørgsmål stilles til Dr. for at bestemme, om% -effektiviteten gælder et område, der svarer til et vindue, eller området med solceller langs kanten af glasruden. Hvis det er glasruden, ville den effektive effektivitetsforøgelse være meget lavere, men besparelser på 28-34% rabat på outputmaterialet (elektricitet) antyder, at det effektive område er større end kanten af ruden solceller.
Electrek's Take
Jeg er selvfølgelig mest interesseret i, hvor meget effektivitet dette kan tilføje et standard solcellepanel ved kun at ændre panelets ydre glaslag. Dette ser ud til, at det ville tilføje en ekstra fordel - de allerede absorberede blå og voldelige fotoner ville ikke ramme hovedpanelet og hoppe ubrugeligt rundt, opvarme stedet og sænke effektiviteten. De ville blive vendt i farve og forvandlet til elektricitet.
Ved 2, 9 ¢ / W for en ny maskine eller to i produktionslinjen og noget tilsyneladende billigt, let tilgængeligt materiale - ville jeg bestemt være interesseret i at se billigere solenergi.
Jeg tænkte at medtage forskerens fulde titel i Dr.'s e-mail til mig, da det virkede ret strålende:
Dr. Victor Klimov, Ph. D., D. Sc./Laboratory Fellow / Director, Center for Advanced Solar Photophysics / Los Alamos National Laboratory
