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Ingegneri di avvio Celle solari trasparenti
Immagina un mondo in cui qualsiasi superficie potrebbe essere rivestita con celle solari, convertendo la luce solare e persino il bagliore delle lampadine in piccole quantità di energia utilizzabile. Questo è l'obiettivo di una nuova startup chiamata Energia onnipresente . L'azienda spera di sviluppare rivestimenti e pellicole trasparenti e convenienti in grado di raccogliere energia luminosa quando applicati a finestre o schermi di e-reader o dispositivi tablet. Un modo per utilizzare la tecnologia potrebbe essere nelle finestre elettrocromiche che passano da chiare a scure quando il sole è più luminoso.
Il trucco è il modo in cui il fotovoltaico dell'azienda assorbe la luce: raccolgono lunghezze d'onda nella porzione ultravioletta e infrarossa dello spettro ma lasciano passare la luce visibile. Le celle solari tradizionali, al contrario, raccolgono la luce nelle regioni dell'ultravioletto e del visibile e quindi non possono essere rese completamente trasparenti.
È sicuramente un approccio interessante se il costo di tali celle può essere sufficientemente basso e la stabilità dei materiali è sufficiente, afferma Zhenan Bao , professore di ingegneria chimica alla Stanford University, che non è affiliato alla startup. Aggiunge che raccogliendo la luce infrarossa e ultravioletta, la tecnologia filtra le parti dello spettro che le persone generalmente vogliono che le finestre restino comunque fuori.
Miles Barr, presidente e chief technology officer di Ubiquitous Energy, afferma che le celle solari trasparenti sono costituite da vari strati organici, depositati uno alla volta sopra un vetro o una pellicola. Questo processo potrebbe essere facilmente integrato nei sistemi di deposizione di film sottili che si trovano nella lavorazione industriale. Molte finestre moderne, ad esempio, hanno una sorta di rivestimento per il controllo solare o l'isolamento; Barr immagina che le celle solari della sua azienda vengano prodotte e aggiunte in modo simile. Energia onnipresente, che è stata filata fuori dal laboratorio di Vladimir Bulovic , professore di ingegneria elettrica al MIT, non ha ancora annunciato piani per prodotti o prezzi.
Un articolo pubblicato su Lettere di fisica applicata nel 2011 ha descritto l'approccio spettralmente selettivo dell'azienda: i prototipi realizzati con materiali organici hanno prodotto un'efficienza leggermente inferiore al 2% e una trasparenza visibile di circa il 70%. (Le finestre degli edifici di solito richiedono trasparenze dal 55 al 90 percento, mentre i display elettronici mobili richiedono dall'80 al 90 percento.) Barr afferma che il suo team sta spingendo verso l'alto sia l'efficienza che i numeri di trasparenza.
Mentre l'azienda è ancora nella fase di ricerca e sviluppo, sta esplorando vari materiali e design per i prodotti. Stiamo ottenendo un catalogo di strutture e ingredienti dei dispositivi per dispositivi a maggiore efficienza che possono alimentare dispositivi più affamati di energia o compensare l'energia per gli edifici, afferma Miles. Una volta raggiunta l'efficienza del 10 percento, si aprono molte applicazioni. L'azienda spera di raggiungere efficienze superiori al 10% con un'elevata trasparenza visibile.
Esistono altri tipi di celle solari trasparenti, ma molte di esse raccolgono ancora un po' di luce nell'intervallo visibile e quindi non hanno il potenziale di trasparenza di un approccio che ignora la luce visibile. Questi materiali raggiungono la semitrasparenza quando sono scarsamente depositati su una superficie o quando i dispositivi fotovoltaici vengono assottigliati per consentire il passaggio di una maggiore quantità di luce visibile.
L'attuale tecnologia fotovoltaica utilizza ampiamente la gamma ultravioletta-visibile, ma non molto nella gamma infrarossa, afferma Shenqiang Ren, professore di chimica presso l'Università del Kansas, che non è affiliato con la società. Sotto la radiazione solare, c'è circa il 45% di energia radiante dalla [luce] infrarossa.
Mentre Ubiquitous Energy cerca di migliorare l'efficienza delle sue celle solari, spiega Barr, sta esaminando due modi standard per raccogliere più luce. Il primo è l'ottimizzazione del design dei suoi materiali semiconduttori. I suoi materiali attuali includono coloranti molecolari che hanno picchi di assorbimento selettivo nelle parti dello spettro ultravioletto e vicino infrarosso; Barr afferma che l'azienda sta sviluppando materiali che raccolgono energia anche più in profondità nell'infrarosso. Il secondo riguarda l'ingegneria su scala nanometrica e la messa a punto dell'interferenza ottica all'interno del dispositivo per migliorare l'assorbimento della luce, trucchi utilizzati in passato per migliorare l'efficienza delle celle solari non trasparenti. Ci sono molte manopole che puoi regolare per aumentare le prestazioni, dice.