פיתוח של קואטים עבור ניהול אור משופר ב- Windows השמש

מדע ניהול האור ב- Windows השמש

חלונות סולאריים מייצגים פריצת דרך בבניית פוטו-וולטאיקים (BIPV), המאפשרים משטחי זכוכית רגילים לייצר חשמל תוך שמירה על אור יום טבעי.האתגר נמצא בשליטה על ספקטרום השמש: אור גלוי (400-700 nm) חייב לעבור דרך תאורה, בעוד שכמעט-infrared (NIR) ומניפולט בניין (UV) גל אור אולטרה סגולה - אשר תורם מעט לאור יום אבל גורם נזק חומרי הוא משקף, הוא צורך, כלומר, ציפוי אופטי, או מוקרן, הוא מסוגל, הוא מסוגל, או מוקרן, הוא מסוגל, או מוקרן, מוקרן, מוקרן, מוקרן, מוקרן, מוקרן, מדגמי, מדגמי, מדגום, או מדגמי, על ידי מהנדס, או מדגום, או מדגמי, או מוקרן, או מוקרן, או מוקרן, הוא מסוגל, עם ציפוי יעיל, על ידי מהנדסי, מוקרן, על ידי מהנדסי, או מדגמי, או מוקרן, הוא מסוגל, הוא מסוגל, עם ציפוי יעיל, עם ציפוי אופטי, או מוקרן, הוא מסוגל, הוא מסוגל, עם ציפוי יעיל, הוא מסוגל, הוא מסוגל, על ידי אימון, 000, 000, 000, 000, 000

טכנולוגיות קידוד

« אנטי-Reflective Coatings

ציפוי אנטי-reflective (AR) מקטין את ההשתקפות של פני השטח, ומאפשר אור נוסף להזין את החלון. עבור חלונות סולאריים, זה אומר שידור גלוי גבוה יותר ושטף פוטון מוגבר להגיע לשכבה photovoltaic. Standard AR ציפויים להשתמש בשכבות התערבות של גלים רבע גל של חומרים כמו סיליקון nitride או מגנזיום. לאחרונה התקדמות בשימוש דפוסים מובנות נרחבים נגד פס רחב על פני השמש הרחב על פני ספקטרום גלויה על ידי ספקטרום של תאים אלה.

המונחים: סלקטיבי

ציפוייםסלקטיביים ספציפיים נועדו לשדר אור גלוי תוך כדי רפה או סופג קרינה אינפרא אדום אולטרה סגול.זה מושג באמצעות ערימה של סרטים דקים שפועלים כמו מסננים אופטיים.לדוגמה, מחסנים דיאלקטריים-מתכתיים (DMD) באמצעות כסף או שכבות נחושת בין תחמוצת חלקיקים שקופה כמו תחמוצת שתן (ITO) או תחמוצת אבץ יכול להשיג שידור גלוי ל 0% עד ל- 70% של חלונות פנימיים אלה.

נמוך-ארישיות (Low-E) מתקפלות

ציפויים נמוכים-E כבר נפוצים בחלונות יעילים לאנרגיה עבור בידוד תרמי.בחלונות סולאריים, הם משרתים תפקיד כפול: צמצום העברת חום רדיואקטיבית בין הפנים לחיצוני, וניהול של רווח חום השמש coefficient (SHGC) Soft-coat Low-E שכבות, בדרך כלל מבוסס כסף, מופקדים באמצעות sputing וניתן לכוון אותם לריקודמת אינפרא אדום ארוך תוך כדי שיפור של ציפויים של אור פתוח עם מחסומים אלה, כאשר הם מחלונות חום כולל, כאשר הם מחוסנים, כאשר הם יכולים למנוע ציפויים חום כולל, עם ציפויים חום, עם ציפויים חום כולל, כאשר הם מכחול, כאשר הם ממרחק חום, כאשר הם ממרחק חום, כאשר הם ממרחקים, עם ציפויים, עם ציפויים, עם ציפויים, עם ציפויים, עם ציפוי חום, בדרך כלל, עם ציפויים חום, עם ציפוי חום, עם ציפוי חום, עם עודף חום, עם עודף חום, בדרך כלל, עם ציפויים, עם ציפוי חום, בדרך כלל, עם ציפוי חום, עם עודף חום, בדרך כלל, בדרך כלל, בדרך כלל, עם ציפויים חום, בדרך כלל, הם מעודף חום, בדרך כלל, בדרך כלל, בדרך כלל, הם מעודף חום, בדרך כלל,

צילום: Photovoltaic Coatings

ציפוי Photovoltaic (PV) ציפויים להמיר אור השמש ישירות לתוך חשמל על פני השטח החלון. ציפויים אלה מבוססים בדרך כלל על טכנולוגיות פילים דק כגון סיליקון amorphous, גולגולת, או נחושת אלומיניום גליום זרע (CIGS) פתרונות מתעוררים כוללים photovoltaics אורגני (OPV), תאים סולאריים רגישים (DS), perovskite סרטים דקים, כולל ציפויים אופטיים של סגסוגת, בעודם CLCT) כולל תכונות אופטיות מסוימות של שקיפות חלקית.

חידושים חדשים ב-Anching Development

עיצובים Multilayer

ננוטכנולוגיה אפשרה יצירת ציפויים מרוביטר עם עוביים מבוקרים בדיוק (10-200 nm) אשר מניפולציה אור באמצעות התערבות בונה והרסנית.שימוש בשכבות אטומיות (ALD) או מגנטרון sputtering, החוקרים יכולים לערעור עד עשרות שכבות כדי להשיג תגובות ספקטרום מורכבות.לדוגמה, ציפוי מורכב של שינוי Ti2 ו- Si2O שכבות יכול לשמש כמו ראיית עבור ריבועים אופטיים עם מקיפים, כמו ריצוף אנרגיה.

קידוד עצמי

אבק, אדמה וצמיחה ביולוגית להפחית את הביצועים של חלונות סולאריים לאורך זמן. ציפויים עצמיים להקליד זה על ידי שימוש photocatalysis או superhydrophilicity. Titanium דו חמצני (TiO2) ציפויים, למשל, לשבור עפר אורגני תחת אור UV ולגרום מים להתפשט אפילו, לשטוף את ציפויי אור עקביים.

Thermochromic ואלקטרוכרומי מתקפל

ציפויים הסתגלותיים להגיב לטמפרטורה או גירויים חשמליים הם תחום פעיל של מחקר. ציפוייםrmochromic, כגון אלה המבוססים על דו תחמוצת וניל (VO2), לעבור משקיפות ל- Opaque או רפלק כאשר טמפרטורת סף מגיעה, חסימת NIR במהלך תקופות חמות תוך מתן ציפויים קלים גלויים.אלקטרוכרוממים, באמצעות חומרים כגון tungsoxide, יכול להיות כהה או מכום על ידי מתח כהה על ידי השמש.

אתגרים בפיתוח

איזון יעילות ושקיפות

סחר בסיסי קיים בין יעילות פוטו-וולטאית לבין שקיפות גלויה. כדי ליצור חשמל, ציפוי PV חייב לספוג פוטונים, אשר באופן טבעי להפחית שידור. Achieving איזון אופטימלי - באופן חד-משמעי עם שידור גלוי בין 20% ל-50% ויעילות סבירה - דורש הנדסה זהירה של עובי סופג, להקות, ומלכודת אור. Semi- ⁇ perovskite ו- doumtext, מבטיח חלונות רחבים אלה, אך עדיין מאתגר.

עמידות והתנגדות מזג האוויר

חלונות סולאריים חייבים לעמוד שנים של חשיפה לקרינת UV, רכיבה על טמפרטורה, לחות ולחץ מכני.ציפוי ⁇ -film רגישים לדחמנציה, חמצון ולחות בתוקפנות. החוקרים חוקרים בודקים אסטרטגיות של התעלות, שכבות מחסום, ואת החותמת ההרמטית להארכת תקופות חיים.תקני בדיקה מואצים, כגון IEC 61646, מסייעים להעריך אמינות, אבל ביצועים אמיתיים בעולם עדיין מוגבלים עבור טכנולוגיות מצופות רבות.

אסתטיקה ו קבלה בשוק

עבור שילוב אדריכלי, ציפויים חייב להיות אחיד מבחינה ויזואלית, צבע-ניטרלי (או אסטטי טיעון), וחופש מ streaking או Iridescence. ערימה של Multi-layer יכול לייצר צבעים הפרעה שעשוי להיות בלתי רצוי. שכבות טונינג כדי להשיג טון נייטרלי או צבעים ספציפיים צבעים צבעים הוא אתגר מתמשך.בני מבנים ואדריכלים לעתים קרובות עדיפות אסתטיקה על ביצועים אנרגיה, כך ציפויים מציעים חיוני עבור השוק.

עלויות הייצור ו-Salability

ציפוי ביצועים גבוהים לעתים קרובות להסתמך על טכניקות טיהור אבק (שטיפה, evaporation, ALD) כי הם יקרים ומוגבלים בעיבוד דרך. רול-to-roll, פיזור אמבטיה כימי, הדפסה דיוג'ט מפותחים כדי להפחית את העלויות.לדוגמה, ציפוי חריץ של שכבות PV perovskite הוכח על תת-קרקעית זכוכית במהירויות תואמים עם ייצור צף (abing) הוא 1.5 אזורי איכות קריטית.

כיוונים עתידיים

קידוד Multifunctional

המטרה הסופית היא לשלב את כל הפונקציות הנדרשות - ניהול אור, ייצור אנרגיה, שליטה תרמית, ניקוי עצמי ואסתטטיקה - בערימה חד פעמית אחת.מחקר עובר לעבר עיצובים "כל אחד" המשלבים מסנן ספקטרום סלקטיבית ספקטרלי, תא חצי ⁇ perovskite, שכבת אנטי-re-rence, ו- self-an-an-an-a-a-a-a-a-a-a-a-a-arting העליוןat כזה ייצור ציפוי יכול לשפר את הציפוי של תאים אופטיים מוקדם יותר מאשר את המשתנים, תוך כדי לשפר את הפחתת המולקולות של תאים אופטיים, בעוד ש-reovskate-reovskate-reovskite בין תאים אופטיים מוקדם של תאים אופטיים, תוך כדי שיפור המשתנים, תוך כדי שיפור המשתנים, תוך כדי שיפור המשתנים, בעוד ש-reovskite-reovskite.

שילוב עם מערכות אנרגיה

חלונות סולאריים עתידיים יהיו כנראה חלק ממערכות ניהול אנרגיה חכמות. Embedded חיישנים ומיקרו-בקרים יכולים להתאים ציפויים אלקטרו-כרומוזומיים המבוססים על אור מסובך, דיקור, וביקוש לרשת.החשמל שנוצר יכול באופן ישיר להחליף אלקטרו-כרומוזומי, יצירת חלונות רגולטוריים של התקנה עצמית.בנוסף, בניית תקני צילום מקודמים (PV) ותמריצים מפותחים 24 כדי לעודד דרישות בנייה של מבנה של חברת החשמל של EUD של EU.

חומרים ומושגים מתעוררים

ציפויים של הדור הבא עשויים לנצל את הנקודות הקוונטיות, חלקיקים plasmonic, גבישים פוטוניים כדי לתמרן אור בקנה מידה אור באורך תת-גל.לדוגמה, הטמעת ננוד כסף במריצה דיאלקטרית יכול ליצור קולטנים רגישים לקיטוב עבור NIR תוך שמירה על שקיפות כפולה שכבה וחומרים דו-ממדיים כמו MoS2 הם נחקרים עבור יציב, ללא ספק, ימים מצופים, גם כדי להפחית את העיצובים.

מסקנה

(ציפויים מתקדמים) הם אבן המפתח להכנת חלונות סולאריים מרכיב מעשי ומושך של מבנים בר קיימא.על ידי ניהול קפדני של ספקטרום השמש, ציפויים אלה מאפשרים דור אנרגיה, נוחות תרמית, ומזג אוויר טבעי זוהר יחיד, בעוד אתגרים עמידות, עלות, ואסתטיות להישאר, התקדמות מהירה nanoטכנולוגיה, חומרים אדפטיים ותהליכי ייצור בעתיד שבו חלונות סולאריים נפוצים כמו בוהקים:2 מוסדות אנרגיה מתחדשת)

For further reading, see reviews on semi-transparent perovskite photovoltaics and nanophotonic coatings for smart windows.(ב) .