Solarfenster erzeugen elektrische und thermische Energie
Jun 30, 2022
Wissenschaftler der Hong Kong University of Science and Technology haben ein Dual-Band Selective Solar Harvesting (SSH)-Fenster entwickelt, das auf transparenter Photovoltaik (TPV) und transparentem Solarabsorber (TSA) basiert. TSA wird verwendet, um ultraviolettes (UV) oder nahes Infrarotlicht (NIR) in thermische Energie umzuwandeln.
Die gesammelte Wärmeenergie wird durch Belüftung der Luft entzogen und kann in der kalten Jahreszeit zum Heizen von Innenräumen oder in der heißen Jahreszeit zur Reduzierung der Innenkühllast verwendet werden“, erklären sie. Wir haben für den SSH eine sichtbare Lichtdurchlässigkeit von 42 Prozent nachgewiesen Fenster, eine Solar-Strom-Umwandlungseffizienz von 0,75 Prozent und eine Temperaturerhöhung der Belüftungsluft von 10 Grad Celsius."
Das Team verwendete einen lumineszierenden Solarkonzentrator (TPV) auf Basis von Quantenpunkten (QD) aus Kupfer-Indium-Sulfid und Zink-Sulfid (CuInS2/ZnS) als externes Fenster. Es ist in der Lage, UV-Licht zu sammeln und es zur Stromerzeugung an eine undurchsichtige Photovoltaikvorrichtung zu übertragen, die sich am Rand des transparenten Substrats befindet. Und das TSA wird verwendet, um die Innenseite des Fensters zu schaffen, die Wärme erzeugt und sammelt.
Das Team sagt: „Die Wärmeenergie wird hauptsächlich der ventilierten Luft innerhalb des Spalts entzogen und für verschiedene Zwecke verwendet, beispielsweise zum Heizen von Innenräumen in der kalten Jahreszeit.“
Die Wissenschaftler erstellten einen 30 cm x 30 cm x 2,4 cm großen Prototyp, indem sie das TPV-Element mit dem TSA auf der Innenseite zusammenbauten. Sie behaupten, dass das Gerät eine erhebliche Lichtdurchlässigkeit aufweist und in der Lage ist, 6 Watt Strom und etwa 150 Watt Wärme pro Quadratmeter zu erzeugen.
Sie sagen: „Die Wärmeenergie ist 25-mal höher als die erzeugte Elektrizität, was zeigt, dass das Sammeln von Wärmeenergie für gebäudeintegrierte Solarkollektorfenster von größter Bedeutung ist. Der effektive Gesamtwirkungsgrad der Wärmeenergiesammlung durch Belüftung wird auf über 30 geschätzt Prozent unter typischen Betriebsbedingungen für Gebäudeheizungsanwendungen."
Sie beschreiben die Ergebnisse in ihrem kürzlich in Advanced Science veröffentlichten Artikel „Selective Solar Harvesting Windows for Full-Spectrum Utilization“. Die Ergebnisse der Studie sind im Artikel „Selective Solar Harvesting Windows for Full-Spectrum Utilization“ in Science beschrieben.
Sie sagen: "SSH-Fenster können im Vergleich zu gewöhnlichem Glas bis zu 61,5 Prozent der jährlichen Energie für Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK) einsparen und 19,1 Prozent der jährlichen Energieeinsparungen generieren."
