זכוכית סולארית היא מוצר חדשני המשלב טכנולוגיה פוטו -וולטאית עם חומרי בניין. זה יכול לתפוס אנרגיה סולארית ולהמיר אותה לחשמל תוך כדי העברת אור. עיקרון התפעול שלו מבוסס על ההשפעה הפוטו -וולטאית של חומרים מוליכים למחצה. באמצעות תכנון מבני ייחודי הוא משיג השפעה סינרגיסטית בין העברת אור לייצור חשמל.
מנגנון ליבה של האפקט הפוטו -וולטאי
פונקציית ייצור הכוח של זכוכית סולארית מסתמכת על האפקט הפוטו -וולטאי. כאשר אור השמש מכה חומר מוליך למחצה (כמו סיליקון), פוטון אנרגיה נספגת, אלקטרונים מרגשים לקפוץ מלהקת הערכיות אל פס ההולכה, ויוצרים זוגות חור אלקטרונים בחינם {}}}. נושאי מטען אלה מופרדים על ידי השדה החשמלי הפנימי של המוליך למחצה וזרימה דרך מעגל חיצוני ליצירת זרם חשמלי. זכוכית סולארית משתמשת בדרך כלל בטכנולוגיות פוטו -וולטאיות דקות - טכנולוגיות פוטו -וולטאיות כמו סיליקון אמורפי, קדמיום טלוריד (CDTE) או perovskite כדי להשיג איזון בין העברת אור ליעילות המרה פוטו -אלקטרונית.
תכנון מבני ואופטימיזציה של העברת אור
שלא כמו לוחות פוטו -וולטאיים מסורתיים, זכוכית סולארית חייבת לעמוד באסתטיקה אדריכלית ודרישות תאורה תוך יצירת חשמל. המבנה האופייני שלו כולל:
.
2. שכבה פעילה של פוטובולטא: מורכבת משכבה אחת או יותר של סרטים דקים מוליכים למחצה, היא סופגת אור שמש של אורכי גל ספציפיים ומייצרת חשמל. על ידי התאמת עובי חומר המוליכים למחצה או שימוש בטכנולוגיית ספיגה סלקטיבית סלקטיבית, חלק אור גלוי יכול לחדור לזכוכית, ולהבטיח אור יום בחדר.
3. שכבת הגנה מפני זיהוי: מזג אוויר חזק - פולימר עמיד (כגון אתילן - קופולימר ויניל אצטט (EVA)) או כיסוי זכוכית משמש להגנה על המבנה הפנימי מפני לחות, קרני UV ונזק מכני.
המרת אנרגיה ושילוב מערכות
ניתן להמיר את כוח ה- DC שנוצר על ידי זכוכית סולארית לכוח AC באמצעות - מהפך ולהאכיל אותו ישירות לרשת החשמל של הבניין או מאוחסן בסוללות. יעילותו מוגבלת על ידי האיזון בין העברה לספיגה: אזורים שקופים מכילים פחות חומר פוטו -וולטאי ובעלי יכולת ייצור חשמל נמוכה יותר; בעוד שטחים סופגים מאוד מייצרים יעילות גבוהה יותר של הספק, הם מפחיתים את כמות האור הטבעי הנכנסת. טכנולוגיות מודרניות מיטבות את הביצועים בשיטות הבאות:
• תכנון שקוף: שימוש במבני שקיפות מפוספסים, מנוקדים או שיפוע ממקסמים את אזור ייצור החשמל תוך הבטחת תאורת יום.
• Multi - טכנולוגיה פוטו -וולטאית של צומת: שכבת חומרים מוליכים למחצה עם רוחב פס פס שונה מאפשרת ספיגה שכבתית של חלקים אולטרה סגולים, גלויים ואינפרא אדום של הספקטרום השמש, ומשפרת את היעילות הכללית.
בקשות ויתרונות
זכוכית סולארית נמצאת בשימוש נרחב בקירות וילון בניין, צוהר, חלונות פוטו -וולטאיים ואור צוהר פנורמי לרכבים חשמליים. יתרון הליבה שלה טמון בשדרוג התפקוד הפסיבי של זכוכית מסורתית ליחידת ייצור אנרגיה פעילה, תוך הפחתת התלות של הבניין ברשת והורדת פליטת פחמן. עם התקדמות בתהליכי מדעי החומרים ותהליכי הייצור, זכוכית סולארית צפויה להשיג פריצות דרך נוספות בשקיפות, גמישות ובקרת עלויות, תוך קידום פיתוח מבנים בר -קיימא וערים חכמות.
לסיכום, על ידי שילוב חומרים פוטו -וולטאיים ותכנון אופטי, זכוכית סולארית משיגה איזון דינאמי בין העברת אור לייצור חשמל, המייצג חידוש מפתח בשילוב טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות לבניינים.
