תאים סולאריים טרנסנדנדים הם מהפכה הדרך שבה מבנים מייצרים אנרגיה על ידי שילוב מלא של חלונות וחזיתות.טכנולוגיות חדשניות אלה מאפשרות מבנים לייצר אנרגיה מתחדשת ללא שילוב אסתטיקה או אור טבעי.כפי שאוכלוסיות עירוניות צומחות והביקוש לפתרונות בני קיימא לבניית פתרונות בעצימות, פוטו-וולטאיקים שקופה (TPV) מציעים גישה טרנספורמטיבית להפוך כל משטח זכוכית לנרטור מסורתי, לראות את התאים הרוחניים המבטיחים, כדי לעמוד בפני עיצוביים, כדי לעמוד בפני מפתחי אנרגיה עדכניים של מערכות ההפעלה, ולעמודי ראייה עכשוויות, ללא קודים מתקדמים, כדי לספק קודים מתקדמים, כדי לספק את הקודים של טכנולוגיות מתקדמות, כדי להתאים את הקודים של מערכות ההפעלה, כדי לספק את הקודים של מערכות ההפעלה, כדי לספק את הקודים של מערכות ההפעלה, ולעמודי אנרגיה, כדי לאפשר לאדריכלים של מערכות ההפעלה של מערכות ההפעלה, ללא קודים של מערכות ההפעלה הנוכחית, כדי לספק גישה מהפכניים של מערכות ההפעלה הנוכחית, ללא קודים של מערכות ההפעלה הנוכחית, ללא קודים מתקדמים, כדי לאפשר לאדריכלים של מערכות ההפעלה הנוכחית, ללא קודים של מערכות ההפעלה, ללא קודים של מערכות ההפעלה, כדי לספק גישה טרנספורמטיביים של מערכות ההפעלה של מערכות ההפעלה הנוכחית, כדי להתאים את קודים

מה הם תאים סולאריים?

תאים סולאריים טראנס, הידוע גם כפאנלים סולאריים או פוטו-וולטאיקים למחצה, הם סוג של מכשירים פוטו-וולטאיים שהונדסו להיות פונקציונליים וויזואליים ללא ציות.הם הופכים את השמש לחשמל תוך שהם מאפשרים לחלק משמעותי של אור גלוי לעבור, מה שהופך אותם אידיאלי עבור חלונות, אור שמיים, קירות ו חזיתות זכוכית שלמות.

עקרון הליבה כולל קליטת אולטרה סגול (UV) ואורך גל קרוב-infrared (NIR) צולב, תוך העברת אור גלוי.טיפוסים מוקדמים השתמשו בטכנולוגיות פילים דקות כגון סיליקון אור או תאים סולאריים רגישים צבע (DSSCs), אך גישות מודרניות של מוליכים למחצה אורגניים, perovskites, ו- קוונטים לעשות כדי להשיג ביצועים גבוהים יותר.

בניגוד ללוחות גג קונבנציונליים הדורשים חלל ייעודי ומבנים עולים, תאים סולאריים שקופה יכולים להילכד ישירות על תת-קרקעיות זכוכית או משולבים ליחידות כפולות או משולשות.אינטגרציה זו מבטלת את הצורך בשימוש נוסף בקרקע ולהפוך את אזור פני השטח הגדול ביותר של הבניין - החלונות - בנכס אנרגיה מבוזר.

חידושים אחרונים בטכנולוגיה

בחמש השנים האחרונות, מחקר תאים סולאריים שקוף להאיץ באופן דרמטי, מונע על ידי פריצות דרך מדע חומרי וביקוש גובר לבניינים של אפס רשת.

Photovoltaics (OPV)

אורגני photovoltaics להשתמש פולימרים מבוססי פחמן ומולקולות קטנות כמו השכבה הפעילה.חומרים אלה יכולים להיות מכוונים כימית לספוג להקות ספציפיות של ספקטרום השמש, מה שהופך אותם אידיאליים עבור יישומים שקופה. חוקרים במוסדות כמו FLT:0 National Renewable Energy Laboratory (NREL)FLT:1 התפתח ליד ⁇ תאים עם יעילות של 12% בתנאים מעבדה.

החידושים האחרונים מתמקדים בייצור גדול-רואלה רול-טו-ול-roll, אשר מפחית את עלויות הייצור.לדוגמה, הסטארט-אפ הגרמני FLT:0 HeliatecFLT:1 מייצר סרטי אולטרה-האין של OPV שניתן ליישם על הזכוכית הקיימת.פיתוח בולט נוסף הוא השימוש של מקבלי AV שאינם-lereneors (NFAs), אשר הגדילה את היציבות והיעילות של OPVs שקוף, מ- 20.2F:2F.

תאים סולאריים Perovskite

תאים סולאריים Perovskite (PSCs) כבר מרוקנים ביעילות מ 3.8% בשנת 2009 ליותר מ 26% אדריכלות חד פעמית יחיד. עבור יישומים שקופה, החוקרים מהנדס שכבות perovskite דק - לעתים קרובות רק כמה מאות ננומטר עבה - כדי לאפשר מעבר אור. Cesium מבוסס perovskites ורכבי halide מעורבים מאפשרים כוונון עבור ספיגה 2023 שפורסם ב-FLT1.

(החלופה האמיתית שוכנת בתצורה של טנדם.על ידי מחסנית של תא perovskite שקוף על גבי סיליקון או תא נמוך CIGS, מפתחים יכולים במקביל לקצור אור UV / בלתי נראה בשכבה העליונה ו NIR / in the Bottom Layer. גישה זו מגבירה את יעילות המערכת הכוללת מעבר 29% בעוד התא העליון נשאר שקוף בעיקר חברות כמו LT:0ford PVFLT, 1FLT2, ו-Ficmate.

טכנולוגיות קוונטיות

דוטים קוונטיים (QDs) הם גבישים למחצה ננומטריים אשר תכונות אופטיות משתנות עם גודל.ה טונה זה מאפשר שליטה מדויקת על אילו אורכי גל נספגים ואשר מועברים.עבור תאים סולאריים שקופה, QDs יכול להיות מתוכנן ללכוד אור אינפרא אדום תוך השארת הספקטרום הנראה כמעט בלתי ניתן לספוג.

יתרון אחד של QDs הוא היכולת ליצור צבעים תוססים ללא קידוד חשמל. על ידי בחירת מבנים QD הליבה-shell (למשל, CdSe / CdS או PbS), יצרנים יכולים לייצר חלונות שנראים כמו זכוכית מסורתית tinated תוך יצירת חשמל.R.to-roll של QD inks הוא בפיתוח, מבטיח ייצור נמוך עדיין, עדיין, הוא צמצום האתגר של מתכות רעילות (D) כמו ייצור מוקדם של פעילות גופנית (D) כמו עופרת)

יתרונות של אינטגרציה סולארית

אימוץ תאים סולאריים שקופה בתוך מעטפות בנייה מציע מגוון רחב של יתרונות מעבר לדור אנרגיה פשוט.

אנרגיה יעילה ופוטנציאל Net-Zero

מבנים אחראים על כמעט 40% מצריכת האנרגיה העולמית.על ידי כיסוי חלונות וחזיתות עם פוטו-וולטאיקים שקופה, מבנה יכול לזרז חלק משמעותי של הביקוש לחשמל שלה.סימולציות של מרכז המחקר המשותף של הנציבות האירופית מצביע על כך שמבנה משרדים בינוני עם 40% כיסוי BIPV על החזית הדרומית והמערבית שלו יכול לייצר מספיק כוח כדי לכסות 30–50% מהצרכים השנתיים שלו כאשר הוא אחסון עם עומס אנרגיה חכם יותר, ועלויות גבוהות יותר, ניהול זכוכית.

גמישות ארכיטקטונית ואדמה

לוחות סולאריים מסורתיים הם רב-תכליתיים, רפלקטיביים, ולעתים קרובות מתנגשים עם עיצוב ארכיטקטוני.תאים סולאריים טרנסנדנדים, לעומת זאת, ניתן לייצר בתאים שונים, בתכונות ובדפוסים שונים.הם יכולים לחקות זכוכית נמוכה או אפילו לייצר חזיתות צבעוניות שמשות את המראה עם זווית השמש: ארכיטקטים לא צריכים עוד להסתיר לוחות על גגות; הם יכולים לשלב את הוולים לתוך קירות, באולמות, ואפילו ל-פנים, כמו:2Fopens:2K-Fopens:

פיתוח בר קיימא ו- Carbon Footprint Reduction

על ידי יצירת חשמל נקי באתר, השמש שקופה מפחיתה את ההסתמכות על כוח רשת דלק מאובנים, ישירות הורדת טביעת הרגל התפעולית של בניין פחמן.הטכנולוגיה תומכת גם בעקרונות של כלכלה מעגלית כאשר היא מיועדת עם חומרים הניתנים למחזור.יתר על כן, חלונות המייצרים אנרגיה יכולים לתרום נקודות בנייה לקראת אישורים כמו LEED, BREEAM, ו- Passive House.

ניהול וגלארו Reduction

טכנולוגיות סולאריות שקופות, במיוחד אלה המשתמשים ב- OPV או פילסטוקייט, באופן טבעי סופגות אור אינפרא אדום - אותו חום הגורם להתחממות יתר.ספיגה זו מפחיתה את רווח החום הסולארי באמצעות חלונות, מה שמפחית את העומס על מערכות מיזוג אוויר. בשילוב עם ציפוי נמוך, זכוכית שמש שקוף יכולה לשפר את הביצועים התרמיים הכולל של המעטפה הבניין.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה, יש להתגבר על כמה מכשולים טכניים וכלכליים לפני שתאים סולאריים שקופה הופכים להיות כל כך חסרי ערך.

• קיצוץ סחר

הסחר היסודי בין שקיפות ויעילות נשאר המכשול הגדול ביותר.כל נקודה של שידור אור גלוי נוסף פירושה פחות אור נספג עבור הדור של חשמל.תאים סולאריים שקופה להשיג יעילות בטווח של 1-12%, בהשוואה ל-20-22% עבור מוניטריסטלין ברמה הטובה ביותר עדיין לא נחקרו על לוחות סולאריים גמישים.

עלויות הייצור ו-Salability

הפחתת תאים סולאריים שקוף לעתים קרובות דורש חומרים מיוחדים ותהליכים כי הם יקר יותר מאשר ייצור זכוכית מסורתית.לדוגמה, נפילה ואקום של שכבות perovskite או סינתזה של דואטים קוונטיים באיכות גבוהה מוסיף עלות. בעוד OPV יכול להיות רול-to-roll מודפס, יעילותו וחיי החיים שלה עדיין נחות לסיליקון.עד ייצור ושיפור עלויות החומר באמצעות כלכלות של קנה מידה, BIPV יישאר תוספת מוקדם של המוצר הקונבנציונאלי או מאוחר יותר מאשר תוספת של עד 2030.

אחריות ויציבות לטווח ארוך

מוצרי שמש מצופים בניה חייבים לסבול 25-30 שנים של חשיפה לקיצוניות טמפרטורה, לחות, קרינת UV וסטרס מכני (למשל, עומסי רוח, רכיבה תרמית) חומרים סולאריים שקופה רבים - במיוחד perovskites ומוליכים למחצה אורגניים - עלייה מהירה יותר מאשר סיליקון. Encapsulation אסטרטגיות באמצעות סרטי מחסום או גלימת כפולה יכול להאריך את החיים, אבל הם מוסיפים מורכבות ועלות.

בעיות תגמול והתאמה

מכיוון שתאים סולאריים שקופים הם קטגוריה חדשה יחסית של מוצרים, קודים בנייה ותקני בטיחות חשמליים עדיין מתפתחים.בתחומים רבים, ה-BIPV חייב לעמוד בדרישות הבוהקות מבניות (למשל, להשפעה וללחץ תרמי) ותקנות בטיחות חשמל (למשל, עבור סיכון אש והגנה על קושחית (הגנה על קושחית) חוסר של סטנדרטים בינלאומיים מזיקים יוצר אי ודאות עבור יצרנים איטיים ואימוץ (I) כמו ה-BIntiversation for work Commission for the International Commission for the International Commission for the International Deliveryation Defon-I) אך יש לנקוט סטנדרטים ייעודיים לתקני אבטחה.

מגמות מחקר ודרכים לעתיד

העשור הבא יראה מאמצי מחקר מרוכזים שמטרתם להתגבר על המגבלות המתוארות לעיל.כמה דרכים מבטיחות נחקרות כעת.

אדריכלות היברידית ורב-צומת

שילוב חומרים שונים לקליטור או תצורה רב-תכליתית יכול להגביר את היעילות הכוללת תוך שמירה על שקיפות טובה.לדוגמה, ערערת תא perovskite רחב על גבי צר פסאגפ OPV או תא CIGS לקצור ספקטרום רחב יותר. חוקרים ב-FLT:0KAUSTFLT:1 הוכיחו ארבעה-טווח pergap /ilicons arb-p של תהליכים סולאריים ו- 25% סטנדרטיים כגון סוללות סטנדרטיות של יעילות סולארית.

רכזי השמש של לומינסנט (LSCs)

LSCs הם אלטרנטיבה לתמונות תצלומים סרטניים דקות.הם מורכבים צלחת שקוף (בדרך כלל זכוכית או אקרילי) doped עם צבעי אלומיניום או dots קוונטיים.צבעים סופגים אור אירוע ו- remit אותו מחדש באורך גל ארוך יותר, אשר מונחה באמצעות השתקפות פנימית מלאה של תא פוטו-וולטאי קטן מעוגל בקצה הצלחתה של המולקולות הקטנות, בעיקר בגלל שבריריות זעירות של מזעריות של ריבועית, רק ב מזעריות של מזעריות של מזעריות, רק מזערית של קומפקטיות של מזעריות קומפקטיות קומפקטיות של קומפקטיות קומפקטיות , רק מזעריות של מזעריות של ריבועית קומפקטיות , רק מזערית מזערית ⁇ 7% , לאחר מכן ריבועית ריבועית , לאחר מכן , לאחר מכן , רק , לאחר מכן , רק , לאחר מכן , רק ריבועית ריבועית קומפקטיות קומפקטיות קומפקטית ריבועית ריבועית ריבועית , לאחר מכן ריבועית ⁇ ⁇ ריבועית ריבועית קומפקטית ריבועית ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השמש החכמה והמשתנה Windows

שילוב אלקטרו-כרומטי או תרמוכרומטי לתוך תאים סולאריים שקוף יוצר חלונות שיכולים להתאים באופן דינמי את הדור tint ועוצמה שלהם.לדוגמה, תא perovskite תרמוכרומי יכול להיות שקוף יותר בימים חמים כדי להפחית את רווח החום תוך מעבר למצב tinted, ממקסום כוח במהלך שעות קרירות יותר.

טכניקות ייצור מתקדמות

כדי להוריד עלויות למטה, החוקרים מפתחים טכניקות עיבוד מבוססות פתרון שניתן להגיע לתחומים גדולים.ציפוי של Slot-die, תרסיס pyrolysis, ו הדפסה דיוג'ט מעודנים עבור OPV ו perovskite deposition.dustry שיתופי פעולה, כגון אחד בין FLT:0SolarWindow TechnologiesFal ReLT ו-Moderalf:2Gphic Group, כדי להאיץ את קווי ההדפסה הקיימים באופן ישיר, במקום שבו ניתן לשלב את ה-FDate HD-Into-Int.

עיצובים ביומטיים וטבעיים מעורר השראה

הטבע מספק טביעות אצבע לניהול אור.מדמים מסוימים וכנפיים פרפרים להציג מבנים פוטוניים הניבים צבע בולט מבלי לספוג אור גלוי הרבה. החוקרים חוקרים חוקרים חוקרים בודקים משטחים nanostructured כי לחקות מבנים אלה כדי לשפר את המלכודת האור ב-UV ו-NIR ללא השפעה על שקיפות.

מסקנה

תאים סולאריים טרנסנדנדים מייצגים שינוי פרדיגמטי באופן שבו אנו חושבים על בניית מערכות אנרגיה.על ידי הפיכת חלונות וחזית לנרטור חשמל פעיל, טכנולוגיות אלה פותחות פוטנציאל חסר תקדים עבור ייצור אנרגיה מתחדשת מבוזר בסביבות עירוניות צפופות, בעוד מוצרים נוכחיים עדיין עומדים בפני יעילות, עלות, אתגרים עמידים, קצב החדשנות מציע הזדורציה מהירה.עם השקעות מתמשכת בחומרים מחקריים, אסתטיקה, סטנדרטית, ובדיקות שמש שקוף הם הופכים לרכיבים סטנדרטיים סטנדרטיים לכחולים, לתכונות קבועות, לתבניות סטנדרטיות, הן לסביבה סטנדרטיות, שמש.