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소개: 태양 에너지에 있는 다음 국경
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어떻게 투명한 태양 배열 일
태양 광 배열은 일반적으로 무기 광전지 (OPVs), perovskite 태양 전지], 또는 luminescent 태양 광 집중 장치 (LSCs)]에 의존합니다. 예를 들어, 투명 재료는 특정 자외선 (UVLT)을 흡수하거나 ] 형광등의 파장을 선택하여 빛의 빛을 조절할 수 있습니다.].
최근 기관에서 획기적인 ] National Renewable Energy Laboratory (NREL)과 Massachusetts Institute of Technology (MIT)]는 5-10 % 범위로 투명 패널 효율성을 밀어 얻었으며 기존 패널보다 낮아 (15‐22%)이 작아 규모로 배포 될 때 많은 건물 통합 응용 프로그램에 충분합니다.
전통적인 태양 전지판에 열쇠 이점
Compromise 없이 Aesthetic 통합
전통적인 태양 전지판은 수시로 부피가 많고 시각적으로 intrusive로 인식됩니다. 투명한 배열은 유리제 팬, 커튼 벽 및 실내 분할으로 끼워넣을 수 있고, 건축가가가를 매끄럽게 보존하기 위하여, 현대 디자인을 허용하. 이 통합은 진짜로 가장 가치 증가하고 분리되는 설치 구조를 위한 필요를 삭제할 수 있습니다.
표면의 이중 사용
건물은 유리로 이미 덮여 있습니다. 기존의 창과 외관 영역을 전원으로 변환함으로써 투명 태양의 배열은 추가 토지 또는 옥상 공간을 필요로하지 않고 에너지 수확을 극대화합니다. 밀도 도시 환경에서 중요한 장점.
일광 및 섬광 통제
많은 투명한 태양 물자는 유해한 UV 및 적외선 방사선을 거르기 위하여 조정될 수 있습니다 안락한 눈에 보이는 빛을 허용하. 이것은 냉각 짐 및 실내 섬광을 감소시키고, 더 안락한 에너지 효율적인 실내 공간을 창조합니다.
Net-Zero 건물에 대한 확장성
opaque 옥상 패널과 결합될 때, 투명한 배열은 그물 zero 에너지 소비에 가까이 건물을 이동하는 것을 돕습니다. 몇몇 상업적인 임명은 이미 통합한 투명한 태양이 건물의 전기 필요의 20‐30%를 공급할 수 있다는 것을 보여주었습니다.
1 차 건축 신청
건물 Facades와 커튼 벽
광범위한 유리 외관을 가진 사무실 타워, 쇼핑 센터 및 시빅 건물은 이상적인 후보자입니다. 투명한 태양 전지판은 표준 유리 패널을 대체하고, 전체 건물 봉투를 발전기로 돌립니다. Edge] 암스테르담과 Bullitt Center] 시애틀의 초기 사례는 고급 빙 기술을 통합 한 에너지 효율적인 건물입니다.
스카이라이트와 아트리움
공항, 박물관 및 쇼핑몰에서 대규모 오버 헤드 빙 (Glazing)은 오프셋 조명 및 HVAC 에너지 사용에 투명한 태양 배열을 장착 할 수 있습니다. 이 지역은 많은 시간 동안 직접 태양을 수신하기 때문에 높은 에너지 ‐유율 잠재력을 제공합니다.
농업 온실
투명 패널은 광합성에 필요한 식물이 필요한 특정 파장을 통해 조정 될 수 있으며 전기로 나머지 변환. 이것은 ]agrivoltaic 온실 동시에 재배자를 위한 운영 비용을 줄임으로써 작물과 재생 가능한 에너지를 생산하는 가능하게한다.
도시 인프라
버스 대피소, 거리 가구, 공공 예술 설치 및 디지털 간판은 통합 된 투명 태양에 의해 구동 될 수 있습니다. 소규모 배포는 이미 도쿄, 런던, 샌프란시스코와 같은 도시에서 존재합니다.
자동차 및 휴대용 전자
건축가를 넘어, 투명한 태양은 자동차 sunroofs, 스마트 폰 뒤 패널 및 착용할 수있는 장치가 이러한 응용 프로그램을 연구 단계에서 크게 유지됩니다.
현재 도전은 Widespread Adoption을 제한
효율성 대. 투명 무역 ‐ 륙
대부분의 투명 태양 전지 달성 3‐10% 효율성 50‐70% 가시 광선 전송에. 높은 투명도는 설치 비용을 단화할지도 모르다 5% 이하 효율성을 떨어질 수 있습니다. 연구자들은 탄뎀 셀과 고급 빛 스트랩 나노 구조로 실험하여이 무역 ‐ 오프를 용이하게합니다.
제조 비용 및 확장성
투명 태양 재료-특히 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 희소한 점유제-가중에서 생산하는 비싼. 유기 광전지 및 솔루션의 롤 ‐ 롤 ‐ 처리 된 꿰뚫는 비용 절감을위한 입증 된 평균이지만 볼륨 생산은 여전히 제한됩니다.
내구성과 긴 수명
유기 및 perovskite 재료는 기존 실리콘보다 UV 노출과 열 순환의 밑에 빠르게 향상됩니다. 캡슐화 및 보호 코팅은 수명을 20 + 년으로 연장하기 위해 개발되고 있지만 장기적인 현장 데이터는 비소입니다.
규제 및 코드 Hurdles
건축 부호는 수시로 특정한 불 등급, 충격 저항 및 fenestration 제품을 위한 열 성과 요구합니다. 투명한 태양 전지판은 발달 시간과 증명서 비용을 추가하는 이 동일한 기준을, 충족해야 합니다.
Real-World 설치 및 사례 연구
스위스 기술 컨벤션 센터, Lausanne
발광 태양 집중 장치를위한 초기 쇼케이스 : 착색, 반투명 패널은 건물의 외관에 설치되었으며, 로비 조명을 전력으로 충분한 전기를 생성했습니다. 이 프로젝트는 미적 매력과 에너지 세대가 상호적으로 독점적으로는 없다는 것을 보여주었습니다.
Coors Event Center, 콜로라도 대학교
개조 프로젝트는 일반 유리를 대체하는 투명 광전지 유리는 메인 입구 복도에 빙하. 시스템은 1 년 동안 12 MWh를 생산하면서 부분 쉐이딩을 제공합니다. 한 달 동안 10 가정을 전력으로 유지하십시오.
Ubiquitous Energy의 파일럿 생산
Ubiquitous Energy는 표준 창 유리에 적용 할 수있는 투명 태양 코팅을 상업화했습니다. 캘리포니아의 파일럿 라인은 ]UE PowerTM 상업용 건물 프로젝트에 대한 창을 생성하고, 50% 및 효율성의 대상 투명도가 10 %에 도달합니다.
환경 영향 및 지속 가능성
투명한 태양 배열은 건물 가동 탄소 발자국을 크게 감소시킬 수 있습니다. 에서 간행된 학문은 ] 미국에 의하여 이용된 투명한 태양에서 새로운 상업적인 윤이 나는 경우에, 그것 매년 CO2의 40백만 미터 톤 이상 상쇄할 수 있었습니다 예상했습니다. 게다가, 이 배열이 전통적인 유리 (높은 embodied ‐ 에너지 물자)를 대체하기 때문에, 광전지의 증가 환경 비용은 상대적으로 낮은 코팅입니다.
그러나, end-of-life 재생 가능성은 관심사 남아 있습니다. 많은 투명한 태양 장치는 유기 또는 perovskite 화합물을 포함하지만 널리 재활용되지 않습니다. 와 같은 산업 관성 태양 에너지 산업 협회의 재활용 프로그램 희소한 물질을 재구성하기위한 표준을 수립하는 작업입니다.
경제력과 투자 수익
현재는 면적이 약 2 ~ 4 배의 면적당 $ 200 ~ $ 500에서 투명한 태양 창 범위에 대한 비용으로 표준 낮은 유리의 비용. 그러나, 그리드 피드에서 에너지 절약 및 잠재적 수익은 옥상 태양보다 8 ~ 15 년의 페이백 기간을 생산할 수 있지만 대형 유리 표면과 높은 전기 가격을 가진 건물에 매력. 제조 규모로 에너지의 [BuildFLT : 0] [Building][Integrated][Integrated][Integrated][Integrated]][Integrated]][Integ]][Integ]][integ]]][integ]]].
| Metric | Conventional PV Panels | Transparent Solar Arrays |
|---|---|---|
| Efficiency | 15–22% | 5–10% |
| Transparency | 0% | 30–70% |
| Installed Cost per m² | $150–$250 | $200–$500 |
| Payback Period | 5–10 years | 8–15 years |
| Best‑fit Building Type | Rooftops | New construction with glazing |
미래 전망과 Emerging Technologies
Perovskite ‐ 기반 투명 셀
Perovskite 태양 전지는 단지 십년간에 3%에서 25%에 효율성 이익을 보였습니다. 연구자는 지금 개발 완전히 투명한 perovskite 영화] 45% 가시 광선 전송을 허용하는 동안 12% 효율성을 달성할 수 있는다. 안정성 문제점이 해결되면, 이들은 2030년까지 지배적 투명한 태양 기술이 될 수 있었습니다.
Quantum 점 태양 Windows
Quantum dots-nanometer-size 반도체 입자는 특정 파장을 흡수하기 위해 조정될 수 있습니다. Los Alamos National Laboratory의 초기 프로토 타입은 7% 이상의 efficiencies로 40% 투명성을 달성했습니다. 점은 기존 유리에 분사될 수 있으며, 잠재적으로 낮은 비용으로 개조를 가능하게 합니다.
투명 Tandem 장치
두 가지 다른 빛 흡사 층을 겹쳐 쌓이는 것은 눈에 보이는 빛에 1 투명한 그러나 UV/IR를 흡수하는, 다른 흡수는 15%를 향해 부분적인 투명도를 유지하면서 효율성을 밀어낼 수 있습니다. 이 접근법은 실험실에서 아직도 이고 그러나 차세대 건물 피부를 위한 약속을 보여줍니다.
통합 스토리지를 가진 스마트 Windows
전기크롬 빙 (요구에 주석을 바꾸는 유리)를 가진 투명한 태양을 결합하는 것은 힘과 열 짐을 생성하고 관리하는 “똑똑한 창”를 창조할 수 있었습니다. 를 같이 시작 ‐ 시작하십시오: 1]와 ] 보기]는 이미 이 특징을 통합하고, 투명한 태양은 핵심 기능 보다는 더 ‐에 남아 있습니다.
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