חלונות סולאריים מייצרים אנרגיה חשמלית ותרמית

מדענים מאוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה פיתחו חלון דו-פסי קציר שמש סלקטיבי (SSH) המבוסס על פוטו-וולטאי שקוף (TPV) ובולם שמש שקוף (TSA). TSA משמש להמרת אור אולטרה סגול (UV) או קרוב אינפרא אדום (NIR) לאנרגיה תרמית.

האנרגיה התרמית שנאספת מופקת על ידי אוורור האוויר וניתן להשתמש בה לחימום חללים פנימיים בעונה הקרה או להפחתת עומס הקירור הפנימי בעונה החמה", הם מסבירים. הדגמנו העברת אור גלוי של 42 אחוז עבור ה-SSH חלונות, יעילות המרת שמש לחשמל של 0.75 אחוזים ועליית טמפרטורת אוורור של 10 מעלות צלזיוס."

הצוות השתמש בריכוז סולארי זוהר (TPV) המבוסס על אינדיום גופרתי נחושת ונקודות קוונטיות אבץ (CuInS2/ZnS) כחלון חיצוני. הוא מסוגל לאסוף אור UV ולהעבירו למכשיר פוטו-וולטאי אטום הממוקם בקצה המצע השקוף לייצור חשמל. וה-TSA משמש ליצירת הצד הפנימי של החלון שיוצר ואוסף חום.

בצוות אומרים: "אנרגיית החום מופקת בעיקר מהאוויר המאוורר בתוך הפער ומשמשת למטרות שונות, כמו חימום חללים פנימיים בעונה הקרה".

האקדמאים יצרו אב טיפוס בגודל 30 ס"מ על 30 ס"מ על 2.4 ס"מ על ידי הרכבת אלמנט ה-TPV עם ה-TSA בפנים. לטענתם, המכשיר מפגין העברת אור ניכרת ומסוגל לייצר 6 וואט חשמל וכ-150 וואט חום למ"ר.

הם אומרים: "האנרגיה התרמית גדולה פי 25 מהחשמל המופק, מה שמראה כי לאיסוף אנרגיה תרמית יש חשיבות עליונה עבור חלונות איסוף סולארי משולבים בבניין. היעילות האפקטיבית הכוללת של איסוף אנרגיית חום באמצעות אוורור אוויר מוערכת במעל 30 אחוזים בתנאי הפעלה אופייניים ליישומי חימום חלל בניין."

הם מתארים את התוצאות במאמרם האחרון "חלונות קציר שמש סלקטיביים לניצול מלא בספקטרום" שפורסם ב-Advanced Science. תוצאות המחקר מתוארות במאמר "חלונות קציר שמש סלקטיביים לניצול מלא בספקטרום" במדע.

הם אומרים, "חלונות SSH יכולים לחסוך עד 61.5 אחוזים מאנרגיית החימום, האוורור והמיזוג השנתי (HVAC) בהשוואה לזכוכית רגילה, והם יכולים לייצר 19.1 אחוז מהחיסכון השנתי באנרגיה".