Kunne selvlysende solkoncentratorer gøre solenergi mere overkommelig?

Hvis du har installeret solpaneler på dit tag, chancerne er for, at du gjorde det mere for at hjælpe miljøet end for at spare penge på din strømregning. Med de nuværende omkostninger ved solteknologi, det kan tage mange år at begynde at genvinde din investering. Et nyt bud på en eksisterende solenergiteknologi kan ændre det.

Solpaneler bruger halvledere, normalt siliciumbaseret, at gøre sollys til elektricitet. Disse halvledere fungerer som fotovoltaiske celler - når sollys rammer cellen, silicium absorberer energien i lysbølgerne. Denne energi ophidser elektronerne i silicium, som går løs. Fritflydende elektroner bliver til elektricitet (se Sådan fungerer solceller for at lære mere). Denne opsætning er iboende dyr, fordi, først, halvledere er dyre, og for det andet, fordi det ikke er særlig effektivt. Noget af solens energi går tabt til varme, og meget af det rammer slet ikke solcellerne, fordi solen ikke er stille. Det betyder, at det kræver en masse celler at generere en betydelig mængde elektricitet.

En løsning på dette problem, der i øjeblikket afprøves, er brugen af solsporere . Disse er spejlpaneler i bevægelse, der sporer solen hen over himlen, kaster lyset på solcellerne. Dette får mere sollys ind i systemet, men solsporere er ekstremt dyre, og ikke kun fordi de bevæger sig. Denne metode til at lede store mængder sollys har en tendens til at overophedes siliciumcellerne, som kræver installation af dyre kølesystemer.

En anden løsning på effektivitetsproblemet i solpaneler er solkoncentratoren. Dette er en billigere metode, og det er den ene Massachusetts Institute of Technology -forskere, der for nylig er blevet forbedret på en måde, der kan revolutionere solenergiteknologien. Vi kunne installere disse nye selvlysende solkoncentratorer som vinduer i vores huse - vinduer, der genererer strøm til at køre vores lys, vores klimaanlæg og vores apparater. Og vi kunne gøre det meget snart.

I denne artikel, vi finder ud af, hvad en selvlysende solkoncentrator (LSC) gør, hvordan det fungerer, og hvorfor det er mere effektivt og billigere end ældre solteknologier. Vi ser, hvordan LSC'er kan bruges, og hvornår de kan ramme det kommercielle marked.

Først, hvordan koncentrerer du præcis sollys?

Klemmer lyset

EN solkoncentrator gør præcis, hvad navnet antyder:Det tager sollyset, der rammer et stort område, og samler det sammen. Den sejeste del af systemet er, at det ikke kun koncentrerer sollyset; det retter også sollyset mod en meget specifik, mindre placering.

I modsætning til en solar tracker, en solkoncentrator er stationær. Hovedkomponenterne i det traditionelle design er plast, farvestofmolekyler og solceller. En række farvestofmolekyler sprøjtes på et plastikark. I plastens yderkanter er solceller.

Kombinationen af ​​plast og farvestoffer fungerer som en bølgeleder . En bølgeleder er enhver enhed, der fanger lys og derefter flytter disse lysbølger langs en sti til en bestemt destination. I dette tilfælde, når lyset rammer plasten, farvestofferne absorberer det. Solens energi overføres derved til farvestoffet, får elektronerne i disse molekyler til at hoppe til et højere energiniveau. Når elektronerne falder tilbage til et lavere energiniveau, farvestofmolekylerne frigiver den energi til plastfolien, hvor den sidder fast. I en proces kaldet total intern refleksion , lyset kan slippe ud af plasten. Det hopper bare rundt i materialet, i sidste ende gør sin vej til den ydre overflade. På den ydre overflade, solcellerne venter på at absorbere lyset og generere elektricitet.

En solkoncentrator kræver ikke et kølesystem, og der er ingen bevægelige dele, gør det billigere end en solar tracker. Der er en ulempe ved det traditionelle design, selvom. Mens lysenergien hopper rundt i plasten, det bliver nogle gange reabsorberet i farvestofmolekylerne og ender med at blive udsendt som varme. Denne energi, derefter, når aldrig til solcellerne.

Forskerne ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) foretog et par primære ændringer af systemet for at gøre det mere effektivt og endnu billigere. De kalder det den selvlysende solkoncentrator (LSC). Først, de handlede plasten med glas. Glas er lettere at fremstille, og det åbner nogle nye muligheder med hensyn til applikationer - mere om dette senere. De tilføjede også et nyt element, der eliminerer tabet af energi til re-absorption.

LSC består af et glasplade belagt med partikler af farvestof. Det fungerer stort set som den gamle plastversion bortset fra to tilføjelser. Først, en blanding af farvestofmolekyler tilsættes en type aluminium kaldet tris (8-hydroxyquinolin). Disse aluminiumsmolekyler får farvestofferne til at udsende lysbølger med en frekvens, farvestofferne ikke kan absorbere. På denne måde, intet lys går tabt ved genoptagelse, da det kommer til solcellerne ved glassets kanter.

I dette system, 10 gange mere af det sollys, der rammer panelet, konverteres til elektricitet sammenlignet med et traditionelt solpanel [Kilde:Economist]. Hver solcelle udsættes for meget mere sollys, hvilket betyder, at der er behov for færre siliciumceller, og omkostningerne falder langt ned.

Hvor langt nede? Forskere lægger ikke et dollarbeløb på produktet, men det er helt sikkert billigere end solsporere. Med øget effektivitet, det vil også være i stand til at generere mere elektricitet pr. dollar end de solpaneler, du ser på folks tage nu. Eftermonteret på nuværende solcelleanlæg, selvlysende solkoncentratorer kan øge effektiviteten med 50 procent [Kilde:ScienceDaily]. Langt det mest fantastiske aspekt af produktet, selvom, kommer fra brugen af ​​glas:Ved at lave vinduer ud af disse LSC'er, glasset, der slipper sollys ind i vores hjem og kontorer, kan også generere den kraft, vi har brug for til at køre disse rum.

Vi er der ikke helt endnu, selvom. Den største hindring for at få disse vinduer til solenergi ind i vores hjem er lang levetid. Faktisk, LSC -prototypen varer kun cirka tre måneder [Kilde:TreeHugger]. MIT -gruppen arbejder på at få panelet til at opretholde stabilitet i de cirka 10 år, folk forventer, at denne type enheder holder. Men det er ret tæt på - vi kan forvente, at selvlysende solkoncentratorer er tilgængelige til salg inden for tre år [Kilde:MIT].

For mere information om selvlysende solkoncentratorer og solenergi generelt, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer solceller
• Solcellequiz
• Sådan fungerer solsejl
• Sådan fungerer Solar Yard Lights
• Hvordan sammenligner planter sig med solceller, når det kommer til opsamling af solenergi?
• Sådan fungerer tyndfilmede solceller
• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer solen

Flere store links

• Economist.com. "Vejledende lys"
• MIT Nyheder:MIT åbner nyt 'vindue' om solenergi
• ScienceDaily.com:Nyt 'vindue' åbner på solenergi:omkostningseffektive enheder tilgængelige snart
• TreeHugger.com:MIT solkoncentrator forbedrer solcelleeffektivitet og designmuligheder

Kilder

• Economist.com. "Guiding Light." 10. juli, 2008. http://www.economist.com/science/displaystory.cfm?story_id=11703131
• McGee, Tim. "MIT solkoncentrator forbedrer solcellens effektivitet og designmuligheder." TreeHugger.com. 10. juli kl. 2008. http://www.treehugger.com/files/2008/07/mit-solar-concentrator-innovation.php
• National Science Foundation. "En farverig tilgang til solenergi." NSF.gov. 10. juli kl. 2008 http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?org=NSF&cntn_id=111903 ScienceDaily. Nyt 'vindue' åbner på solenergi:omkostningseffektive enheder tilgængelige snart. ScienceDaily.com. 11. juli kl. 2008. http://www.sciencedaily.com/releases/2008/07/080710142927.htm
• Thomson, Elizabeth A. "Faktablad:MIT's solkoncentratorer." MIT Nyheder. 10. juli kl. 2008. http://web.mit.edu/newsoffice/2008/solarcells-faq-0710.html