Panele fotowoltaiczne kojarzą się z ciemnymi, płaskimi konstrukcjami na dachu, ale to może się już niedługo zmienić. Dzisiaj dąży się do jak największego zespolenia technologii OZE ze szkieletem budynków. A jak wiadomo, każdy budynek ma tylko jeden dach, zaś okien dziesiątki.

transparentne-szklo-msu

Ogniwa, których nie widać

W innym wpisie wspomnieliśmy o tym, że fotowoltaiczne folie i okna są transparentne. Trzeba jednak dodać, że nie są one w 100% przezroczyste, ale w niższym stopniu. Dopiero niedawno naukowcy z Michigan State University (MSU) zaprezentowali prawdziwie przezroczyste, bezbarwne „ogniwa“, które nie różnią się wyglądem od okien. Widać je na zdjęciu powyżej. Większość z dotychczasowych szkieł PV wyglądała tak, jak by była barwiona na wzór zdjęć w sepii. Te okna jednak wyglądają zupełnie zwyczajnie, a ogniwa są ukryte w krawędziach. Tajemnica tkwi w tym, jak promienie słoneczne trafiają do tych krawędzi.

Wynalazek MSU jest luminescencyjnym koncentratorem energii słonecznej. Jest to szkło z tzw. kropkami kwantowymi, czyli mikroprzestrzeniami przenoszącymi ładunek. Dlatego kropki kwantowe zwane są też sztucznymi atomami. Są to sztuczne twory, a ich wytwórcy decydują o ich kształtach, rozmiarach i liczbie uwięzionych nośników. Kropki absorbują promieniowanie słoneczne i działają jak światłowód, prowadząc energię do krawędzi, w których są ogniwa właściwe. Taki koncentrator wychwytuje promieniowanie słoneczne niezależnie od kątu nachylenia.

Koncentratory słoneczne

Oprócz koncentratora luminescencyjnego, są jeszcze inne. Koncentratory każdego typu służą do podniesienia efektywności instalacji fotowoltaicznej. Najbardziej popularne są koncentratory w postaci luster, soczewek i podobnych systemów optycznych, które mają za zadanie skupiać światło na dużej powierzchni i kierować je na ogniwa fotowoltaiczne. W celu osiągnięcia jeszcze większej efektywności, systemy te działają na zasadzie trackerów, a więc śledzą słońce i obracają się za nim w ciągu dnia. Tego typu koncentratory nie są jednak bez wad. Niestety, skupiając więcej promieni słonecznych, są powodem podwyższonej temperatury na ogniwach. A to wcale nie sprzyja ich pracy. Wręcz przeciwnie, obniża sprawność ogniw PV. Problem ten został wyeliminowany przy koncentratorach luminescencyjnych i jest to ich wielką zaletą.

Fotowoltaiczne okna

Wiele firm próbuje wejść na rynek z ofertą gotowych okien fotowoltaicznych i wcale nie muszą one odbiegać wyglądem od standardowych okien. Przykładem są okna izraelskiej firmy Pythagoras Solar. Okna te zbudowane są z podwójnej szyby, a ogniwo znajduje się wewnątrz. Zamknięcie ogniwa w oknie jest jednocześnie jego zabezpieczeniem.

Małe ogniwa PV w oknie są ułożone jako prostopadłe warstwy między szybami, a nie dodatkowa równoległa do okna powierzchnia. Dzięki temu oraz dzięki specjalnemu systemowi optycznemu okna wpuszczają do pomieszczeń dużo światła i jest to światło rozproszone, więc nie razi. Zaś sama szyba jest faktycznie przezroczysta. Tego typu okno jest dosyć grube, a przez to ma też dobre właściwości izolacyjne. Na pierwszy rzut oka przypomina szybę z wbudowanymi żaluzjami. Prostopadłe ułożenie ogniw na wielu poziomach w oknie pozwala na uzyskanie wyższej efektywności systemu. Jest to tylko jedno z możliwych rozwiązań.

Poniższy film w języku angielskim pokazuje wygląd i zastosowanie tych okien.

Szkło fotowoltaiczne z roku na rok ewoluuje i staje się coraz bardziej transparentne. Zintegrowanie ogniw PV z konstrukcją wieżowców, drapaczy chmur czy domów wielorodzinnych może sprawić, że budynki te będą samowystarczalne. Takie technologie przyczyniają się do jeszcze większej popularyzacji odnawialnych źródeł energii i z pewnością mogą ułatwić życie prosumentom. Co więcej, mogą tworzyć społeczeństwa prosumentów.

 

——————————————————————-

Artykuł opracowano na podstawie następujących źródeł:

http://planetaoze.blog.pl/tag/okna-fotowoltaiczne/

http://msutoday.msu.edu/news/2014/solar-energy-that-doesnt-block-the-view/

http://materialyinzynierskie.pl/okna-kropkami-kwantowymi-panele-sloneczne/

 

Zdjęcie tytułowe autorstwa Yimu Zhao, Michigan State University, ze strony: http://msutoday.msu.edu/news/2014/solar-energy-that-doesnt-block-the-view/