Table of Contents
Giới thiệu: Mặt trận kế tiếp trong năng lượng mặt trời
Sự thúc đẩy toàn cầu cho năng lượng tái tạo đã làm tan biến những sáng kiến thông thường mà có thể được kết hợp trực tiếp vào các phong bì xây dựng, chuyển các cửa sổ, mặt tiền, và bầu trời chiếu sáng vào bề mặt năng lượng mà không cần hy sinh ánh sáng tự nhiên hay thẩm mỹ kiến trúc. bài này khám phá khoa học đằng sau hệ thống quang hợp ánh sáng mặt trời, những ưu thế và những ứng dụng thực tế, và tương lai của công nghệ này.
Những tia nắng mặt trời trong suốt hoạt động như thế nào
Những dải năng lượng mặt trời trong suốt thường dựa vào , hoặc bộ phận tạo ánh sáng mặt trời ) [FLT: t] [FLT: 2] bộ pin mặt trời [FLT:] [FTTT:], [FTTTTTT:], hoặc [FTTTTTTTTT:], [các thiết kế mặt trời chiếu sáng mặt trời [LC] [FTTTTT] [FT]] [FTT]] [FTĐĐHHHHHH, bên cạnh các thiết kế khác [bằng cách chuyển đổi màu sắc thái dương] để có thể thấy được, trong suốt hơn. Trong khi các vật liệu trong suốt, khả năng chuyển đổi màu sắc thái độ trong suốt [FT] để có thể], các loại điện cực tím [FT] có thể] có thể].
Những đột phá gần đây tại các tổ chức như Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia [NREL] ) ) và Massachusets Institute of Technology (TTTT) đã đẩy các hiệu ứng trong suốt vào phạm vi 5-10%, mà, trong khi thấp hơn các bảng thông thường (1522%), là đủ để xây dựng nhiều ứng dụng tích hợp cho việc xây dựng các ứng dụng khi sử dụng ở quy mô.
Lợi thế chủ chốt trên bảng điều khiển Mặt Trời truyền thống
Hợp nhất với nhau mà không cần thỏa hiệp
Những tấm pin mặt trời truyền thống thường được xem là rất lớn và có thể bị ảnh hưởng bởi thị giác. các dải trong suốt có thể được nhúng vào các tấm kính, bức màn và thậm chí cả các phân vùng bên trong, cho phép các kiến trúc sư bảo tồn các thiết kế hiện đại. sự kết hợp này có thể tăng giá trị thực sự của các cấu trúc nâng cao lên và loại bỏ nhu cầu riêng biệt.
Dùng mặt đất để làm trò cười
Bằng cách chuyển đổi cửa sổ và mặt tiền hiện có thành nguồn điện, các mảng năng lượng mặt trời phóng đại tối đa thu hoạch mà không cần thêm đất hay mái nhà - một lợi thế quan trọng trong môi trường đô thị dày đặc.
Ánh sáng chói lòa và sự kiểm soát của băng hà
Nhiều vật liệu mặt trời trong suốt có thể được điều chỉnh để lọc ra tia cực tím và bức xạ hồng ngoại độc hại, đồng thời giúp cho ánh sáng dễ thấy.
Khả năng cấu hình cho các tòa nhà ở NetZero
Khi kết hợp với các tấm ván che, các dãy nhà trong suốt sẽ được di chuyển gần hơn đến mức tiêu thụ năng lượng của lưới điện của các tòa nhà.
Ứng dụng kiến trúc chính
Xây dựng tường bao quanh
Tháp văn phòng, trung tâm mua sắm và các tòa nhà công dân với những cửa kính rộng lớn là những ứng cử viên lý tưởng. Bảng năng lượng mặt trời trong suốt thay thế bảng chuẩn, biến toàn bộ phong bì xây dựng thành máy phát điện. Những ví dụ đầu tiên về năng lượng [FLT: 0] [FLT: 1] tại Amsterdam và Trung tâm [FLT: 2] [FLT: 3] tại Seattle là những ví dụ về các tòa nhà đầu tiên có khả năng kết hợp công nghệ làm bằng cách tô sáng tạo.
Đèn bầu trời và nhiệt đới
Các công ty lớn ở sân bay, bảo tàng, và trung tâm mua sắm có thể được trang bị với các tấm pin mặt trời trong suốt để bù đắp việc sử dụng ánh sáng và năng lượng HVAC.
Nhà kính nông nghiệp nông nghiệp
Có thể điều chỉnh các tấm bảng trong suốt để cho phép các bước sóng cụ thể mà thực vật cần để quang hợp trong khi chuyển đổi phần còn lại sang điện. Điều này giúp [FLT: 0] nhà kính [FLT: 1] [FLT: 1] đồng thời sản xuất cây trồng và năng lượng tái tạo, giảm chi phí hoạt động cho người trồng.
Cấu trúc đô thị
Các khu trú ẩn xe buýt, đồ đạc đường phố, các cơ sở nghệ thuật công cộng và các bảng hiệu kỹ thuật số có thể được cung cấp năng lượng bằng năng lượng mặt trời tích hợp trong suốt.
Điện tử tự động và có thể chuyển động
Bên ngoài kiến trúc, mặt trời trong suốt đang được khám phá cho các mặt trời xe hơi, bảng điện thoại thông minh, và các thiết bị có thể đeo được mặc mặc mặc mặc mặc dù các ứng dụng này phần lớn vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu.
Những thử thách hiện nay hạn chế việc nhận con nuôi rộng rãi
Name
Hầu hết các pin mặt trời trong suốt đạt hiệu suất 3% ở mức 50 t độ phát quang thấy được. Độ trong suốt cao hơn có thể giảm hiệu suất xuống dưới 5%, có thể không biện minh cho chi phí lắp đặt. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm với tế bào tandem và các cấu trúc nano tiên tiến để làm dịu sự vận chuyển này.
Sản xuất chi phí và tính toán tỉ lệ
Các vật liệu mặt trời trong suốt đặc biệt là những vật liệu sử dụng khí oc-xít trong suốt (ITO) hoặc ít nhất là quần lót trái đất có giá trị để sản xuất theo tỷ lệ. máy in quang điện và dung dịch xử lý perovskite là những phương tiện hứa hẹn để giảm chi phí, nhưng sản xuất lượng vẫn còn hạn chế.
Tính bền bỉ và bền bỉ
Vật liệu hữu cơ và màng cứng giảm nhanh hơn khi bị phơi nhiễm tia UV và xe đạp nhiệt so với silicon thông thường.
Điều chỉnh và mã hóa
Các mã xây dựng thường đòi hỏi tỷ lệ cháy cụ thể, kháng tác tác tác động và hiệu suất nhiệt cho sản phẩm hỗ trợ sản phẩm.
Cài đặt và nghiên cứu trường hợp trên thế giới thật
Trung tâm Công nghệ Thụy Sĩ, Lasanne
Một chương trình đầu cho thấy những người tạo ra ánh sáng mặt trời: những tấm phủ màu sắc, bán dẫn được lắp đặt trên bề mặt tòa nhà, tạo ra đủ điện năng để cung cấp năng lượng cho hành lang.
Trung tâm Hội nghị, Đại học Colorado
Một dự án cải tạo kính thông thường với hệ thống quang hợp quang hợp trong suốt ở hành lang chính. hệ thống cung cấp một phần bóng trong khi sản xuất ra 12 MWh mỗi năm - đủ để cung cấp điện 10 ngôi nhà trong một tháng.
Công nghệ sản xuất năng lượng Ubiquity
Một bộ phận quay từ MIT, năng lượng Ubiquitatous đã thương mại hóa một lớp phủ trong suốt có thể được áp dụng cho kính cửa sổ chuẩn. Dòng phi công của họ ở California sản xuất [FLTTM [FLTT: 1] cửa sổ cho dự án xây dựng thương mại, với độ trong suốt đến 50% và đạt được 10% hiệu suất.
Ảnh hưởng và khả năng duy trì môi trường
Một cuộc nghiên cứu được xuất bản trong [FLT: 0] [FLT: 1] ước tính rằng nếu 10% lượng quang hợp thương mại mới ở Hoa Kỳ dùng năng lượng mặt trời trong suốt, thì có thể giảm đến 40 triệu tấn khí CO2 hằng năm.
Tuy nhiên, sự tái chế của đời sống vẫn còn là mối lo ngại.
Khả năng sinh sản và đầu tư trở lại
Chi phí hiện nay để các cửa sổ mặt trời trong suốt có thể được cài đặt từ 200–500 đô la trên mét vuông, khoảng 2–4 lần giá trị của kính thấp tiêu chuẩn. Tuy nhiên, việc tiết kiệm năng lượng và thu nhập tiềm năng từ các nguồn cung cấp thức ăn cho mạng lưới có thể tạo ra khoảng thời gian trả về 8–15 năm (thời gian dài hơn mái nhà nhưng hấp dẫn đối với các tòa nhà với bề mặt kính lớn và giá điện cao. Như thang sản xuất theo sáng kiến thiết kế (FLT: 0) Bộ Năng lượng [FT: 0]
| 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 |
Tầm nhìn tương lai và kỹ thuật đào sâu
Các ô trong suốt đặc trưng cho mọi vật
Các nhà nghiên cứu hiện đang phát triển một cách minh bạch [FLT: 1] bộ phim mặt trời [FLT: 1) có thể đạt hiệu suất 12% trong khi cho phép chuyển tải ánh sáng bằng 45%.
Làm mờ cửa sổ mặt trời lượng tử
Các dấu chấm tử số (FLT: 0) Các phòng thí nghiệm quốc gia [FLT: 1) đã đạt được 40% độ trong suốt với độ hiệu suất trên 7%. Các dấu chấm có thể phun lên kính hiện có, khả năng tăng cường lên với chi phí thấp.
Thiết bị Tandem trong suốt
Xếp hai lớp ánh sáng khác nhau hút ánh sáng vào trong phòng thí nghiệm nhưng hấp thụ tia UV/IR, một loại hấp thụ có thể hấp thụ hiệu suất có thể đạt tới 15% trong khi giữ độ trong suốt một phần. phương pháp này vẫn còn trong phòng thí nghiệm nhưng cho thấy hứa hẹn cho thế hệ kế tiếp xây dựng da.
Name
Kết hợp năng lượng mặt trời trong suốt với điện tích điện tích (bóng đổi màu theo cầu) có thể tạo “các cửa sổ thông minh tạo ra năng lượng và các vật chứa nhiệt.
Kết luận
Trong suốt các mảng năng lượng mặt trời không phải là một ảo tưởng xa họ đang tăng tốc và các mã số tự động, cửa sổ mái nhà, và các nhà phát triển có một công cụ mới mạnh mẽ để biến bề mặt kính thụ động thành tài sản năng năng năng hoạt động. với sự đầu tư của các vật liệu, sự quy hoạch, và tái chế cơ sở hạ tầng trong suốt có thể trở thành một tính năng chuẩn trong kiến trúc đô thị, giúp các thành phố gặp các mục tiêu khí hậu mà không cần thiết kế thiết kế.