Если у нас есть шанс изменить или даже замедлить изменение климата, нам потребуется вся чистая энергия, которую мы можем получить. Солнечная энергия потенциально может быть большой частью энергетического пирога. Но особенно в крупных городах, где энергопотребление является высоким, не так много открытого пространства для создания огромных солнечных ферм - например, солнечная электрогенерирующая система Ivanpah занимает 3500 акров калифорнийской пустыни Мохаве.
Связанный контент
- Панели солнечных батарей на экранах смартфонов могут питать устройства
Энергия может быть достаточно легко доставлена из районов за пределами городов. Но солнечная эффективность имеет физические ограничения, поэтому важно использовать все доступное пространство для производства энергии. И хотя городские крыши оставляют место для солнечных батарей, это пространство можно использовать для выращивания местной еды в умеренном климате.
Однако в высотных зданиях и небоскребах есть множество потенциально генерирующих энергию окон.
Исследователи из Университета штата Мичиган разработали прозрачные пластиковые солнечные коллекторы, которые можно размещать на окнах, не мешая обзору. Те же коллекционеры могут также придерживаться экранов мобильных устройств. Согласно недавней статье в журнале Advanced Optical Materials, пластик пропускает весь видимый свет. Окна, собирающие солнечные лучи, не будут выглядеть окрашенными или мутными для человеческого глаза. Вместо этого материал содержит крошечные флуоресцентные молекулы органической соли, которые были сконструированы так, чтобы поглощать только те части светового спектра, которые люди не могут видеть, такие как ультрафиолетовый и ближний инфракрасный свет.
Ричард Лант, доцент в штате Мичиган и один из авторов статьи, говорит, что молекулы похожи на те, которые встречаются в природе, только слегка подправлены. «Мы подбираем их в соответствии с нашими потребностями», - пишет он в электронном письме. «То есть собирать отдельные компоненты в невидимом солнечном спектре и светиться на другой длине волны в инфракрасном диапазоне». Это инфракрасное «свечение» затем улавливается полосками фотоэлектрических элементов (в основном крошечных солнечных панелей) на краю материала и поворачивается в электричество. Оттуда проводные окна могут перенаправлять собранную энергию на местные батареи или обратно в электрическую сеть.
Доцент Ричард Лант и докторант Иму Чжао проводят испытания прозрачного солнечного материала в Университете штата Мичиган. (Г.Л. Кохут) Прозрачный солнечный коллектор все еще нуждается в небольшом количестве доработки, поскольку его эффективность относительно низкая: всего 1 процент ультрафиолетового и ближнего инфракрасного света преобразуется в электричество. Большинство коммерческих солнечных батарей сегодня эффективны на 15-20%. Но Лунд считает, что технология должна достигнуть 5 процентов или выше с дальнейшими исследованиями.
«Мы активно изучаем пути повышения эффективности за счет повышения« светящейся »эффективности, расширения диапазона поглощения инфракрасного спектра», - пишет Лант. Он также говорит, что дальнейшая настройка взаимодействия между собирающими свет молекулами и прозрачным материалом, в который они встроены, должна увеличить количество собираемой энергии.
Лант говорит, что основная идея люминесцентных солнечных коллекторов существует уже несколько десятилетий. Но, в отличие от других проектов, эта работа направлена на сбор невидимого света. Он утверждает, что они могут быть изготовлены с использованием стандартной промышленной обработки, и им требуется лишь небольшое количество солнечных элементов на краю материала для оптического сбора энергии. Это означает, что они должны быть довольно недорогими в производстве. Тот факт, что они могут быть установлены на существующей инфраструктуре зданий и окон, также должен снизить стоимость по сравнению с автономными солнечными батареями.
Однако Лант полагает, что, скорее всего, эта технология появится сначала в малой электронике, потому что она уже производит достаточно энергии для питания таких устройств, как электронные книги и умные окна. Команда основала компанию Ubiquitous Energy, Inc., которая занимается коммерциализацией технологии. Они ожидают увидеть свои прозрачные солнечные коллекторы на зданиях и мобильной электронике в течение следующих пяти лет.
Профессор не думает, что потенциальные приложения на этом также останавливаются, отмечая, что технология может использоваться на других стеклянных поверхностях, таких как автомобильные ветровые стекла.
«Вы даже можете подумать о размещении этих устройств на поверхностях, где вы заботитесь о сохранении определенной эстетики или узоров, таких как сайдинг, текстиль или даже рекламные щиты», - пишет Лант. «Они могут быть вокруг нас, даже не зная, что они там».
