Порівняно недавно на ринку сонячної енергії стали з'являтися інноваційні розробки, які передбачають застосування шибок в якості сонячних батарей. Це дуже перспективна технологія, яка може знайти застосування не тільки в міських багатоповерхівках, а й у багатьох інших галузях. При цьому над можливістю перетворення вікон у вікна батареї працює безліч компаній.

Одні пропонують встановлювати тонкі смуги кремнієвих фотоелементів прямо між стеклами в склопакетах. За зовнішнім виглядом подібні вікна батареї нагадують відкриті жалюзі, в результаті вони не перекривають вид з вікна. Інші пропонують використовувати для вікон скла зі спеціальним напівпрозорим покриттям. Подібний шар є активним, він перетворює світлове випромінювання в електричну енергію, акумулюючи в спеціальних напівпрозорих провідниках. Інші пропонують наклеювати на скло плівку, що володіє властивостями сонячної батареї .

Пристрій

Вікна батареї в даний час випускаються двох типів: на гнучких підкладках і на скляних підставах. Але є й інші розробки.

• Гнучкі варіанти нагадують тонировочную плівку, їх наклеюють на прозорі конструкції (панелі скління фасадів, вікна і так далі). Їх светопропускная здатність становить близько 70%, що практично не знижує рівня освітленості приміщення. Роблять їх з гнучкого композитного матеріалу, який схожий з пластиком.

• Другий варіант прозорих панелей передбачає нанесення двошарової плівки на загартоване скло. На загартовану скляну підкладку (в деяких випадках триплекс) наноситься тонка плівка аморфного кремнію. На неї зверху напилюється прозора мікроплівка кремнію. Мікроплівка перетворює ІЧ-промені, а аморфний кремній - видимий спектр.

• Ряд компаній вирішили не створювати повністю прозорий фотоелектричний елемент. Замість цього вони вирішили взяти TLSC, тобто прозорий люмінесцентний сонячний концентратор. TLSC-матеріал складається з органічних солей, він поглинає невидиме оку випромінювання інфрачервоного та ультрафіолетового спектра, в результаті воно перетворюється в інфрачервоні хвилі певної довжини (вони також невидимі). Зазначене інфрачервоне випромінювання йде до країв пластини, де встановлені тонкі смужки фотоелектричних сонячних батарей.
• Останньою розробкою вчених є абсолютно прозорий матеріал, який при поглинанні сонячного світла може генерувати його електрику. Матеріал являє плівку з напівпровідникового полімеру, який насичений вуглецевими «м'ячиками» фулеренів. Унікальність цього матеріалу в тому, що при певних умовах він формує впорядковану структуру, яка нагадує бджолині стільники при багаторазовому наближенні.

Принцип дії

• Прозорі плівки для вікон містять активний люмінесцентний шар. Невеликі органічні молекули поглинають певні довжини хвиль сонячного світла. При цьому є можливість налаштовувати структуру під певні довжини хвиль. Так ці матеріали можуть поглинати лише ультрафіолет і промені з практично інфрачервоної довжиною хвилі, щоб згодом «підсвічувати» іншу довжину хвилі в інфрачервоному діапазоні.
• «Світиться» інфрачервоне світло може бути перетворений в електроенергію за допомогою тонких смужок фотоелектричних сонячних елементів батареї. Внаслідок того, що зазначені матеріали не випромінюють і не поглинають світло у видимому спектрі, то виглядають вони для людського ока абсолютно прозоро.
• Абсолютно новий підхід у створенні вікна батареї демонструє технологія створення матеріалу, який створює електричний струм при його опроміненні. Відбувається це так:

• Через тонкий шар матеріалу, який знаходиться в рідкому стані, направляються мікроскопічні краплі води.
• У міру остигання полімеру краплі рівномірно розподіляються по поверхні і випаровуються.
• В результаті створюється текстура з шестикутників, їх щільність визначається швидкістю випаровування і визначає ефективність переносу заряду. Іншими словами, чим щільніше упаковка, тим ефективніше матеріал.
• Нитки полімеру розподіляються по гранях шестикутників. При цьому вони залишаються порожніми, а сам матеріал виглядає практично повністю прозорим. Однак щільно упаковані нитки уздовж граней чудово поглинають сонячне світло, а також проводять електричний струм, який в тому числі створюється при опроміненні сонячним світлом матеріалу.

Особливості

• Головна особливість вже створюваних панелей полягає в застосуванні невидимого спектру сонячних променів, тобто його ультрафіолетового й інфрачервоного частин.
• Поглинання і «переробка» інфрачервоного випромінювання дозволяє домогтися важливого гідності - мінімізація теплового впливу. Це вкрай важливо для країн з жарким кліматом. Саме ІК-спектр променів призводить до нагрівання поверхонь і необхідності охолоджувати їх. Прозорі панелі сонячних батарей поглинають ІЧ-промені, при цьому не розігріваються самі. В результаті можна мінімізувати витрати на системи охолодження.
• На поточний момент освоєні технології прозорих сонячних батарей демонструють малий ККД. Але з удосконаленням технологій ККД буде підвищуватися. Навіть мала продуктивність буде окупатися відсутністю необхідності пошуку місця установки і легкістю монтажу. Значна площа скляних конструкцій, які фактично не приносять практичної користі, дозволить виробляти значну кількість електроенергії.

Достоїнства і недоліки

До переваг можна віднести:

• Зручність застосування, немає необхідності шукати додаткове місце для розгортання батарей, адже вони самі розміщуються в склі. Вони не займають місця.
• Легкість монтажу.
• Екологічність.
• «Електроскло» відбирають частину енергії світла, внаслідок чого будівлі менше нагріваються. Це дозволяє знизити витрати на вентиляцію і кондиціонування. Особливо це актуально в країнах з сонячним і спекотним кліматом.
• Можливість широкого застосування.

До недоліків можна віднести:

• Вікна батареї не досконалі і багато хто з них забирають частину світу, яке повинно потрапити в приміщення.
• Низький ККД.
• Мала поширеність.
• Чи не пропрацьованість технологій.

Перспективи і застосування

Вікна батареї в найближчому майбутньому цілком можуть замінити звичайні скла в:

• Будинках та інших будівлях.
• Електронних приладах.
• Автомобілях.

Деякі компанії вже виробляють скла в невеликих кількостях для установки в будинках, це японська корпорація Sharp і ряд інших. Можливості застосування подібного винаходу досить великі, але ефективність технології на даний момент обмежується недосконалістю технології. Вже апробовані технології забезпечують всього 1%, а більш просунуті - 5-7%.

Проте, перспективи прозорих сонячних батарей великі. Так заміна дисплея смартфона або ноутбука на новий «сонячний» екран дозволить істотно збільшити термін його роботи без підзарядки. Міста майбутнього зможуть перетворитися в екологічні електростанції без установки додаткового обладнання - будівлі зможуть самі себе забезпечувати енергією.

Схожі теми: