Panel słoneczny, zwany również panelem lub modułem fotowoltaicznym, to urządzenie, które zbiera światło słoneczne i zamienia je w energię elektryczną. Gdy cząstki światła, zwane fotonami, uderzają w cienką warstwę krzemu na panelu słonecznym, wybijają elektrony z atomów krzemu. Ten ładunek fotowoltaiczny (PV) wytwarza prąd stały, który jest wychwytywany przez przewody w panelach słonecznych. W tym artykule dowiesz się wszystkiego o przezroczystych panelach słonecznych. Panele te są cudem nauki i zasługują na uznanie szerszej publiczności.
Co masz na myśli pisząc o przezroczystych panelach słonecznych?
Konwencjonalne panele słoneczne mają zdolność pochłaniania światła słonecznego, a następnie przekształcania fotonów (cząsteczek światła słonecznego) w użyteczną energię. Z drugiej strony, przezroczyste panele słoneczne mogą przekształcać takie rzeczy, jak powierzchnia smartfonów, okna, szklany dach biura itp., i wykorzystywać je do generowania energii elektrycznej. Jednak stworzenie funkcjonalnych przezroczystych paneli słonecznych nie jest łatwe. Jest to trudne, ponieważ przezroczysty materiał tych paneli nie ma zdolności pochłaniania światła, a jeśli światło nie zostanie pochłonięte, proces wytwarzania energii elektrycznej nie będzie miał miejsca.
Czym są przezroczyste ogniwa słoneczne?
Wyobraź sobie świat, w którym szkło w naszych oknach, telefonach, szyberdachach samochodowych i szklanych dachach budynków biurowych mogłoby być wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej. Dzięki przezroczystym ogniwom słonecznym to, co brzmi jak nierealne marzenie, staje się coraz bliższe spełnienia. Przezroczyste ogniwa słoneczne mają zdolność przekształcania codziennych produktów, takich jak urządzenia elektroniczne i okna, w generatory energii. Co więcej, robią to bez zmiany swojego wyglądu ani działania. Ogniwa te pochłaniają jedynie promieniowanie UV i podczerwone, podczas gdy światło widzialne przechodzi przez nie bez przeszkód. Z tego powodu nasze oczy nie dostrzegają ich obecności w takich rzeczach jak przezroczyste okna. Zobacz również: Energia słoneczna, magazynowanie energii i inteligentne sieci energetyczne – transformacja przedsiębiorstw energetycznych
Czym są przezroczyste panele słoneczne?
Przezroczyste panele słoneczne przypominają przezroczyste szkło i przepuszczają światło jak zwykłe okna. Są jednak zbudowane ze specjalnego rodzaju szkła solarnego, które najpierw pochłania, a następnie przetwarza niewidzialne promieniowanie UV i podczerwone w zrównoważoną energię.
Czym są przezroczyste okna solarne?
Przezroczyste okno solarne to nowa technologia, która zbiera i wykorzystuje energię świetlną przez okna lub inne powierzchnie szklane, niezależnie od kąta ich ustawienia. Może to mieć ogromne znaczenie dla zwiększenia użyteczności energii słonecznej w wielu miejscach. Inżynierowie opracowali wiele sposobów na stworzenie transparentnej technologii solarnej. Większość z nich działa jednak bardziej jak przezroczysty koncentrator słoneczny. Oznacza to, że są one zaprojektowane tak, aby absorbować określone długości fal promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego, których nie widać gołym okiem, i przekształcać je w energię zasilającą urządzenia elektroniczne.
Technologia ta znana jest również jako „szkło fotowoltaiczne” i może zmieniać stopień jego przezroczystości. W 2014 roku naukowcy z Michigan State University (MSU) stworzyli koncentrator słoneczny, który był całkowicie przezroczysty i mógł przekształcić niemal każde okno lub taflę szkła w ogniwo fotowoltaiczne.
Zastosowanie przezroczystych paneli słonecznych w szklarniach
Przezroczyste panele słoneczne, które filtrują światło o różnych długościach fal, wytwarzając energię słoneczną bez negatywnego wpływu na wzrost i zdrowie roślin, mogą usprawnić działanie szklarni. Ze względu na rosnącą populację i bardziej ekstremalne warunki pogodowe, rolnicy przyszłości mogą być zmuszeni do uprawy większej ilości roślin w szklarniach. W porównaniu z uprawami polowymi, szklarnie mogą wyprodukować nawet o 100% więcej żywności z akra. Jednak potrzebują ogromnych ilości energii elektrycznej, aby utrzymać stabilną temperaturę. Energia słoneczna to jeden ze sposobów na tanie pozyskiwanie prądu przez szklarnie . Jednak sensowne jest umieszczanie paneli słonecznych na dachach budynków, aby uzyskać z nich jak najwięcej energii.
Dach jest bardzo ważnym miejscem dla szklarni. Musi mieć wystarczająco dużo miejsca, aby mogło przez niego przechodzić światło słoneczne, aby rośliny mogły rosnąć i aby mogła powstać odpowiednia temperatura. Z drugiej strony, przezroczyste panele słoneczne przepuszczają większość światła, którego potrzebują rośliny, i pobierają tylko niewielką ilość światła, które następnie zamieniane jest na energię elektryczną. Utrzymują również stałą temperaturę w szklarni, ponieważ są dobrymi izolatorami. Naukowcy uważają, że przezroczyste ogniwa fotowoltaiczne nie wpłyną zbytnio na wzrost roślin, co czyni je idealnymi do stosowania w szklarniach. Dają nam również szansę na wykorzystanie różnych technologii w celu wytwarzania zrównoważonej energii. Blokując tylko niewielką ilość światła słonecznego, szklarnie mogą stać się neutralne energetycznie, wytwarzając tyle samo energii, ile zużywają. Ale jeśli rolnicy chcą wytwarzać więcej energii, mogą jeszcze bardziej zmniejszyć ilość światła, które przez nią przechodzi.
Przezroczyste panele słoneczne ograniczają zużycie pierwotnych źródeł energii (ropy naftowej i gazu ziemnego) do ogrzewania i chłodzenia szklarni. Zmniejsza to ślad energetyczny szklarni. Ponieważ źródło energii jest odnawialne, można wytwarzać energię elektryczną bez emisji dwutlenku węgla, nie wpływając na plony. Przeczytaj również: Jak długo działają generatory słoneczne?
Czym są częściowo przezroczyste panele słoneczne?
Niemiecka firma Heliatek GmbH produkuje częściowo przezroczyste panele słoneczne, znane również jako częściowo transparentne panele słoneczne. Panele te pochłaniają 60% światła słonecznego. Sprawność konwencjonalnego panelu fotowoltaicznego wynosi 12%, podczas gdy sprawność częściowo transparentnego panelu słonecznego wynosi 7.2%. Oznacza to, że panel częściowo transparentny nie jest tak wydajny jak konwencjonalny. Co więcej, ten pierwszy traci również 40% światła słonecznego, które przez niego przechodzi. Jednak częściowo transparentne panele słoneczne mają duży potencjał biznesowy. Można je stosować w budynkach biurowych z dużą ilością przeszkleń skierowanych na południe, gdzie panele te mogą ograniczyć ilość wpadającego światła słonecznego. Zobacz również: Definiowanie i projektowanie zrównoważonego krajobrazu.
Producenci przezroczystych paneli słonecznych
Dzięki opracowaniu przezroczystych paneli słonecznych, które mogą służyć również jako okna i wytwarzać energię elektryczną, przyszłość branży solarnej wygląda obiecująco.
- Heliatek: Jest to jedna z czołowych firm w dziedzinie organicznych folii solarnych. Niemiecka firma ustanowiła nowy rekord wydajności przezroczystych ogniw słonecznych w zeszłym roku. Dzięki nowej technologii ogniwa słoneczne mogą być do 40% przezroczyste i mieć wydajność ponad 7%.
- Wszechobecna Energia:To kolejna firma, która jest liderem w branży przezroczystych paneli słonecznych i ma siedzibę w Stanach Zjednoczonych. Firma z Doliny Krzemowej produkuje ogniwa słoneczne, które są przezroczyste, wykorzystując technologię z niewidoczną folią. Wszechobecna Energia uważa, że jej technologia może doprowadzić do przyszłości, w której telefony komórkowe i tablety nigdy nie będą miały energii, a ogromne rzędy okien wieżowców będą mogły służyć jako panele słoneczne.
Cena przezroczystego panelu słonecznego
Przezroczyste panele słoneczne to nowy hit na rynku i jest pewne, że będziesz chciał poznać cenę tych wymarzonych urządzeń. Jeśli chodzi o cenę,
- Koszt PV (szkła fotowoltaicznego) wynosi około 50 dolarów za metr kwadratowy,
- podczas gdy typowy panel słoneczny kosztuje od 40 i 110 dolarów za metr kwadratowy oraz
- Typowe okno z podwójną szybą kosztuje od 24 i 45 dolarów za metr kwadratowy, wliczając w to koszty materiałów i montażu.
Czym jest transparentna efektywność paneli słonecznych?
Przezroczyste panele słoneczne nie absorbują widzialnego światła słonecznego, lecz absorbują określone niewidzialne długości fal światła, takie jak promieniowanie ultrafioletowe. Aktualna sprawność tych paneli wynosi około 1%, jednak ich szacowany potencjał to 5%. Sprawność paneli całkowicie i częściowo przezroczystych, odpowiednio 5% i 7.2%, jest nadal niższa w porównaniu ze średnią sprawnością konwencjonalnych paneli słonecznych na poziomie 15%.
Czym są półprzezroczyste ogniwa słoneczne?
Półprzezroczyste ogniwa słoneczne to technologia łącząca zalety transparentności dla światła widzialnego i przetwarzania światła na energię elektryczną. Jednym z najlepszych sposobów wykorzystania tych technologii jest ich zastosowanie w energooszczędnych budynkach jako okien i świetlików. Obecnie większość zintegrowanych z budynkami ogniw fotowoltaicznych (BIPV) wykorzystuje moduły wykonane z krzemu krystalicznego. Jednak fakt, że krzem jest nieprzezroczysty, otwiera drogę do zastosowania nowych ogniw fotowoltaicznych, które mogą być prawdziwie półprzezroczyste. Teraz poznajmy bliżej przezroczyste panele słoneczne.
Co masz na myśli pisząc o oknach z przezroczystymi panelami słonecznymi?
Przezroczyste okna solarne wyglądają jak zwykłe okna ze szkła, ale działają jak przezroczyste panele słoneczne, które przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną. Biura, domy, a nawet całe miasto mogłyby korzystać z tych okien i wytwarzać znaczną ilość energii elektrycznej ze słońca. Według zespołu MSU, okna solarne i inne transparentne technologie solarne mogłyby pokryć około 40% zapotrzebowania na energię w USA. Dodanie paneli słonecznych na dachach mogłoby zwiększyć to zapotrzebowanie do prawie 100%. Potencjał jest ogromny, ponieważ na świecie jest tak dużo szkła.
Naukowcy z MSU są przekonani, że technologia transparentnych paneli słonecznych mogłaby pokryć około 40% rocznego zapotrzebowania USA na energię , a w połączeniu z panelami słonecznymi na dachach może nawet więcej, ponieważ obie technologie dobrze ze sobą współdziałają. Nadal jednak magazynowanie energii musi się poprawić, ale MSU twierdzi, że jeśli technologia magazynowania energii się poprawi, Stany Zjednoczone mogłyby zaspokoić całe swoje zapotrzebowanie na energię elektryczną w niedalekiej przyszłości.
Polecane: Uwikłani w technologię blockchain: Blockchain, społeczności i globalne implikacje nowego paradygmatu energetycznego
