GIPV: Інтегрована будівлям фотоелектрики з частковою прозорою сонячною модулями, що інтегруються, фотоелектрики

Інтегрована будівлям фотоелектрично-GIPV (інтегрована будівлям фотоелектрики-BIPV)-це фотоелектричні матеріали, які замінюють звичайні будівельні матеріали в частинах будівельної конверта, такі як дах, вікна даху або фасад. Вони все частіше інтегруються в будівництво нових будівель як основного або бічного джерела живлення, завдяки чому також можуть бути модернізовані будівлі з подібними технологіями. Перевага інтегрованої фотоелектрики порівняно зі звичайними неінтегрованими системами полягає в тому, що початкові витрати можуть бути компенсовані за рахунок зменшення витрат на будівельні матеріали та працівники, які, як правило, необхідні для будівництва будівельної частини, якою будуть модулі BIPV. Крім того, BIPV дозволяє більш широке прийняття сонячних систем, якщо естетика будівлі відіграє певну роль, а звичайні сонячні модулі, зібрані на кадрах, порушили б намічений вигляд будівлі.

Термін BAPV (Будівля прикладної фотоелектрики) для інтегрованої будівлі фотоелектрики іноді використовується для позначення фотоелектричних систем, які згодом інтегруються в будівлю. Більшість інтегрованих систем будівлі насправді є BAPV. Деякі виробники та будівельники розрізняють BIPV та BAPV для нових будівель.

ПВ додатки для будівель виникли в 1970 -х. Фотоелектричні модулі з алюмінієвими рамками були підключені до будівель або встановлених, які зазвичай знаходилися у віддалених районах без доступу до енергоелектричної мережі. У 1980 -х роках він почав прикріплювати фотоелектричні модулі на дахах. Ці ПВ -системи зазвичай встановлювались на будівлях, які були підключені до живної мережі та розташовувались у районах з центральними електростанціями. У 90 -х роках будівельні вироби BIPV, які були спеціально розроблені для інтеграції в конверт будівлі, стали комерційно доступними. У докторській дисертації Патріна Ейфферт з 1998 року, що має право на економічну оцінку BIPV, була створена гіпотеза, що одного дня існує економічна цінність для торгівлі з кредитами за відновлювані джерела енергії (кредити з відновлюваної енергії - РЕЗ). Економічна оцінка та короткий огляд історії BIPV Національною лабораторією відновлюваної енергетики США з 2011 року вказують на те, що значні технічні проблеми все ще можна керувати, перш ніж витрати на встановлення BIPV зможуть конкурувати з фотоелектричними системами. Однак зростає консенсус, що систем BIPV буде формувати основу європейської мети для нульових енергетичних будівель (нульова енергетична будівництво-Zeb) до 2020 року шляхом їх маркетингу. Незважаючи на багатообіцяючі технічні можливості, також були виявлені соціальні перешкоди для широкого використання, таких як консервативна культура будівельної галузі та інтеграція в містобудування з високою щільністю. Автори зазначають, що довгострокове використання, мабуть, так само залежить від ефективних політичних рішень, як і від технічного розвитку.

Часткові прозорі сонячні модулі пропонують цікавий спосіб інтегрувати будівля -інтегровані фотоелектрики (BIPV) в архітектуру та містобудування. Цей новий тип виробництва сонячної енергії, швидше за все, буде важливою частиною виробництва електроенергії у всьому світі.

Будівля -інтегрована фотоелектрика з частковими прозорими сонячними модулями є привабливим варіантом для будівництва енергоефективних будівель. Ця технологія може допомогти зменшити витрати на енергопостачання та в той же час для покращення зовнішньої частини будівлі.

Крім того, часткові прозорі сонячні модулі можуть використовуватися для керування денним світлом всередині будівлі. Це не тільки економить енергію, але й зменшує витрати на штучне освітлення.

Підсумовуючи це, можна сказати, що інтрегрований будівля фотоелектричний -це дуже ефективний і універсальний тип відновлюваних джерел енергії. Він має потенціал для сталого поліпшення енергопостачання будівель.

Сонячні модулі, виготовлені з кристалічного кремнію для електростанцій на свіжому повітрі та даху.

Аморфний кристалічний кремній-Dünnshicht-Solar PV модулі, які можуть бути порожнистими, легкими, червоними, синіми та жовтими, як скляний фасад і прозорий світлий світ.

Тонкошарові клітини на основі CIGS (мідно-індій-галій-селенід) на гнучких модулях, які ламіновані до елемента будівельної котушки, або клітини CIGS встановлюються безпосередньо на підкладці будівельної оболонки.

Подвійні скляні сонячні модулі з квадратними клітинами всередині.

Плоский дах

Найбільш поширеним рішенням до цього часу є аморфна тонкошарова сонячна батарея, яка інтегрується в гнучкий полімерний модуль, який прикріплений клейкою плівкою між задньою бічною плівкою сонячного модуля та ущільненням на даху. За допомогою технології міді-індрію-галію (CIGS) американська компанія може досягти ефективності клітин 17 % для модулів, що інтегруються на будівництво в одношарових мембранах TPO.

Похилий дах

Солард -плитки на даху - це (керамічні) плитки на даху з інтегрованими сонячними модулями. Керамічна сонячна плитка на даху була розроблена та запатентована голландською компанією у 2013 році.

Модулі, які мають форму, як кілька плиток на даху.

Сонячні гомілки - це модулі, які виглядають і працюють як звичайні черепиці, але містять гнучку тонку шару.

Вони продовжують нормальний термін експлуатації дахів, захищаючи ізоляцію та мембрани від УФ -випромінювання та пошкодження води. Крім того, конденсація запобігається, оскільки точка роси тримається над мембраною на даху.

Металеві похилі дахи (як структурні, так і архітектурні) тепер оснащені функціями ПВ, або склеюючи вільно стоячий гнучкий модуль, або тепловим та вакуумом герметизації клітин Cigs безпосередньо на субстраті.

фасад

Фасади можуть бути прикріплені до існуючих будівель та надати старим будівлям абсолютно новий вигляд. Ці модулі прикріплені до фасаду будівлі над існуючою структурою, що може підвищити привабливість будівлі та її вартості перепродажу.

склопакет

Фотоелектричні вікна - це (наполовину) прозорі модулі, які можуть замінити ряд архітектурних елементів, які зазвичай виготовляються зі скла або подібних матеріалів, таких як: B. Windows та Skylights. Вони не лише генерують електричну енергію, але й можуть спричинити подальшу економію енергії через їх відмінні властивості теплоізоляції та контроль сонячних променів.

Фотоелектричні скляні вікна: Інтеграція технологій для виробництва енергії в житлових та бізнес -будівлях відкрила додаткові дослідницькі сфери, в яких загальна естетика кінцевого продукту більше враховується. Незважаючи на те, що мета - це все ще досягти високої ефективності, нові розробки у фотоелектричних вікнах також мають на меті вибрати споживачів оптимальний рівень прозорості скла та/або можливість вибрати з ряду кольорів. Різні кольорові сонячні панелі можуть бути розроблені таким чином, щоб вони оптимально поглинули певні діапазони довжини хвилі від більш широкого спектру. Кольорове фотоелектричне скло було успішно розроблене за допомогою напівпрозорих, перовських та барвників сонячних батарей.

• Плазмональні сонячні клітини, які поглинають і відбивають кольорове світло, були розроблені за допомогою технології Фабрі Перо-Талон. Ці клітини складаються з "двох паралельних, світловідбиваючих металевих плівок та діелектричної порожнини між ними". Два електроди складаються з AG та порожнини між ними від SB2O3. Змінюючи товщину та показник заломлення діелектричної порожнини, довжина хвилі, яку найкраще поглинають, змінюється. Адаптація кольору скляного шару поглинання до конкретної частини спектру, до якої найкраще координується товщина та показник заломлення клітини, покращує як естетику клітини шляхом посилення її кольору та мінімізації втрат фото. Проникність 34,7 % або 24,6 % була досягнута з пристроями для червоного та синього світла. Сині пристрої можуть перетворити 13,3 % поглиненого світла в електроенергію, що робить його найбільш ефективним з усіх розроблених та перевірених кольорових пристроїв.
• Технологія сонячних клітин Perowskit може бути адаптована до червоного, зеленого та синього, змінюючи товщину металевих нано -проводів на 8, 20 та 45 нм. Максимальна ефективність 10,12 %, 8,17 % та 7,72 % була досягнута шляхом адаптації скляного відображення до довжини хвилі, для якої найкраще підходить відповідна клітина.
• Кольорові клітини використовують рідкі електроліти для захоплення світла та перетворення в корисну енергію; Це відбувається аналогічно, як природні пігменти дозволяють фотосинтез у рослинах. У той час як хлорофіл - це специфічний пігмент, який відповідає за зелений колір у листках, інші створюють варіації помаранчевих та фіолетових кольорів, які зустрічаються в природі. Дослідники з університету концепції продемонстрували життєздатність сенсибілізованих кольорових сонячних батарей, які обидва з'являються і вибірково поглинають певні довжини хвилі світла. З цим недорогим розчином натуральні пігменти з фруктів Maqui, чорні мирти та шпинат отримують у вигляді сенситорів. Потім ці натуральні сенсатори прикріплюються між двома шарами, виготовленими з прозорого скла. Незважаючи на те, що ефективність цих особливо недорогих клітин досі залишається незрозумілою, попередні дослідження в області клітин органічного барвника можуть досягти «високої ефективності перетворення електроенергії 9,8 %».

Прозорі сонячні клітини використовують покриття оксиду олова на внутрішній стороні скляних панелей для керівництва струмом з клітини. Клітина містить оксид титану, який покрита фотоелектричним барвником.

Більшість звичайних сонячних клітин використовують видиме та інфрачервоне світло для отримання електроенергії. На відміну від цього, нова інноваційна сонячна клітина також використовує ультрафіолетове випромінювання. Якщо він використовується як заміна для звичайного скляного скла або розміщується над склом, область встановлення може бути великою, що призводить до потенційних застосувань, які використовують комбіновані функції вироблення потужності, освітлення та контролю температури.

Інша назва прозорої фотоелектрики - «напівпрозора фотоелектрика» (вони дозволяють лише половині світла, що падає на них). Подібно до неорганічної фотоелектрики, органічні фотоелектрики також можуть бути проникними для світла.

Не хвильовий селективний

Деякі фотоелектричні системи на основі довжини хвилі досягають напівпрозорості за допомогою просторової сегментації непрозорих сонячних батарей. За допомогою цього методу використовуються будь -які світлові сонячні клітини, що відкриваються, і кілька дрібних клітин розподіляються на прозорому субстраті. Цей поділ різко знижує ефективність перетворення енергії та збільшує передачу.

Ще одна гілка, що не має довжини хвилі, селективні фотоелектрики використовує помітно поглинаючі напівпровідники тонкої плівки з невеликою товщиною або достатньо великими проміжками смуг, які дозволяють проходити світлу. Це призводить до напівпрозорої фотоелектрики з аналогічною лінією вимкнено між ефективністю та передачею, як просторегановиті непрозорі сонячні батареї.

Ще одна гілка фотоелектричного селективного фотоелектричного кольору використовує помітно поглинаючих тонкошарового лідера з низькими товстими або досить великими смугами, які пропускають освітлення. Це призводить до напівпрозорих фотоелектрики з аналогічним прямим компромісом між ефективністю та передачею, як у просторово сегментованих непрозорих сонячних батареях.

Чутливий до довжини хвилі фотоелектричні

Селективна фотоелектрика довжини хвилі досягає прозорості завдяки використанню матеріалів, які поглинають лише УФ та/або NIR світла, і вперше було представлено в 2011 році. Незважаючи на більш високу проникність, ефективність перетворення енергії нижча через ряд проблем. Сюди входить невеликі довжини дифузії екситону, масштабування прозорих електродів без погіршення ефективності та загальної тривалості життя через невідповідність органічних матеріалів, що використовуються в TPV загалом.

Інновації в прозорі та напівпрозорі фотоелектрики

Ранні спроби розробити селективні семисотні органічні фотоелектрики з довжиною хвилі з дуже тонкими активними шарами, які поглинають у видимій спектрі, могли досягти ефективності менше 1 %. Однак у 2011 році прозора органічна фотоелектрика з органічним хлоралуміневим фталоціаніном-імором (CLALPC) та акцептором Fulleren показала поглинання у ультрафіолетовому та близькому інфрачервоному спектрі (NIR) з ефективністю на 1,3 % та легкою пропусканням у видимому діапазоні понад 65 %. У 2017 році Co-дослідники розробили процес успішного розділення прозорих графічних електродів на органічних сонячних батареях, що призвело до 61% проникності для видимого світла та підвищення ефективності 2,8-4,1%.

Сонячні клітини Perowskit, які дуже популярні як фотоелектричні фотоелектрики наступного покоління з ефективністю понад 25 %, також виявили перспективні для прозорої фотоелектрики. У 2015 році напівпрозорий сонячний клітин Perovskit з метиламонійним плеетріком-перовскітом та срібним верхом анано-проводу показав передачу 79 % з довжиною хвилі 800 нм та ефективністю близько 12,7 %.