Solar Glass, novatorisks produkts, kas apvieno fotoelektrisko tehnoloģiju ar celtniecības materiāliem, pēdējos gados ir bijusi izšķiroša loma globālajā enerģijas pārejā un ēkā - integrētās fotoelektriskās (BIPV) tendences. Tās pamatfunkcija ir saglabāt gaismu - pārraidi un siltumu - tradicionālā stikla izolācijas īpašības, vienlaikus absorbējot saules starojumu un pārveidojot to elektrībā, tādējādi nodrošinot enerģijas sevis - pietiekamu ēkas virsmas. Ar koordinētajiem sasniegumiem fotoelektrisko materiālu zinātnē, arhitektūras projektēšanā un ražošanas procesos Solar Glass pārvietojas no laboratorijas uz lielu - mēroga pielietojumu un pakāpeniski kļūst par galveno komponentu zemā - oglekļa pilsētu attīstībā.
Tehniskie principi un klasifikācija
Saules stikls būtībā iegulda vai integrē fotoelektriskās šūnas (piemēram, kristālisko silīciju vai plānu - plēves šūnas) stikla substrātā, pārvēršot gaismas enerģiju elektrībā, izmantojot pusvadītāju materiālu fotoelektrisko efektu. Balstoties uz tehnoloģisko ceļu un funkcionālo fokusu, to var iedalīt šādās trīs kategorijās:
1. Kristālisks silīcija saules stikls
Balstoties uz tradicionālajām monokristāliskajām/polikristāliskajām silīcija šūnām, šūnas tiek iekapsulētas starp diviem rūdīta stikla slāņiem caur laminēšanas procesu (parastā struktūra ir stikls - eva plēve - šūna - eva plēve - stikls). Šāda veida stiklam ir augsta pārveidošanas efektivitāte (vairāk nekā 22% laboratorijā un vidēji 18% -20% masveida ražošanā). Tomēr silīcija šūnu stingrības dēļ tas parasti prasa fiksētu uzstādīšanu un ir piemērota plakanām virsmām, piemēram, jumtiem un aizkaru sienām.
2. plāns - Filmas saules stikls
Balstoties uz elastīgu plānu - plēves šūnu tehnoloģijām, piemēram, amorfu silīciju (A - si), kadmija telurīdu (CDTE) vai vara indija gallija selenīdu (cigi), pusvadītāju slānis tiek nogulsnēts tieši uz stikla virsmas, lai izveidotu enerģijas ražošanas vienību. Plānam - plēves šūnām ir spēcīgi zems - gaismas reakcija (enerģijas ģenerēšana pat mākoņainā vai izkliedētā gaismā), un tās var izgatavot elastīgās vai izliektās formās, padarot tās ideālas integrācijai neparasti veidotās ēkas fasādēs vai virsgaismas lukturos. Piemēram, CDTE plāna - plēves stikla masveida ražošanas efektivitāte ir aptuveni 10%-13%, bet tā izejvielu (kadmija) un pārstrādes problēmu toksicitāte joprojām prasa tehnisku optimizāciju.
3. caurspīdīgs saules stikls
Šāda veida stikls, kas īpaši paredzēts dienasgaismas prasību celtniecībai, sasniedz enerģijas ražošanu, vienlaikus saglabājot redzamu gaismas caurlaidību (parasti 30%- 60%), pielāgojot šūnu blīvumu vai izmantojot zemas ēnas tehnoloģijas, piemēram, krāsvielu sensibilizāciju. Šāda veida stikls tiek plaši izmantots birojos, siltumnīcās un sabiedriskās telpās, kurām nepieciešama dabiska gaisma, līdzsvarojot enerģijas ražošanu ar iekštelpu komfortu.
Pieteikuma statuss un tipiski gadījumu izpēte
Pašlaik saules stikla pielietojums ir paplašinājies no agrīniem eksperimentāliem projektiem līdz dažādiem scenārijiem, piemēram, komerciālām ēkām, transporta iekārtām un dzīvojamām ēkām. Tās izplatība tirgū turpina palielināties, samazinoties izmaksām un politikas atbalstu.
Arhitektūra: visaptverošs pārklājums no aizkaru sienām līdz jumtiem
Augstā - ēku pieaugums Saules stikla aizkaru sienas ir tipiskākais pielietojums. Piemēram, Dubaijas projektā "Ilgtspējīga pilsēta" tiek izmantota liela kadmija telurīda plāna - plēves stikla aizkaru siena, kas rada pietiekami daudz elektrības, lai apmierinātu vairāk nekā 30% no ēkas ikgadējām elektrības vajadzībām. Ķīnā monokristāliskais silīcija saules stikls ir integrēts Šanhajas torņa ārējās fasādes daļā, samazinot oglekļa emisijas par vairāk nekā 1000 tonnu gadā. Dzīvojamās lietojumprogrammās jumta fotoelektriskās flīzes (specializēta saules stikla forma) pakāpeniski aizstāj tradicionālās asfalta jostas rozes un kļūst par standarta iezīmi augstā - beigu mājas dēļ to nemanāmās integrācijas dēļ ar arhitektūras estētiku.
Transporta un infrastruktūra: mezgli dinamiskā enerģijas tīklā
Saules stikls arī iegūst popularitāti tiltu vizītos, autobusu pieturas jumtos un šosejas trokšņa barjerās. Piemēram, Nīderlandes "Saules velosipēdu ceļš" izmanto kristāliskas silīcija šūnas, kas iekapsulētas rūdītā stiklā, nodrošinot gan apkārtējo ielu apgaismojuma piekļuvi, gan jaudu. Skaņas izolācijas sienu daļas uz Ķīnas Pekinas - Xiong'an Expressway ir iestrādātas ar caurspīdīgu saules stiklu, katru gadu nodrošinot pietiekami daudz elektrības, lai darbinātu tūkstošiem mājsaimniecību.
Rūpnieciskās lietojumprogrammas: papildinājums izplatītajai enerģijai
Rūpnīcas jumta logos vai siltumnīcas jumtos saules stikls var pārveidot neizmantotas vertikālas un slīpas vietas miniatūrā spēka stacijās. Piemēram, lauksaimniecības tehnoloģiju uzņēmuma viedajā siltumnīcā tiek izmantots cigs plāns - plēves saules stikls, kas ne tikai nodrošina optimālu gaismu kultūrām, bet arī nodrošina temperatūras kontroles un apūdeņošanas aprīkojumu, samazinot kopējās enerģijas izmaksas par aptuveni 25%.
Izaicinājumi un tehniskās sašaurināšanās
Neskatoties uz daudzsološajām saules stikla lietojumprogrammu iespējām, tā lielais - mēroga izvietošana joprojām saskaras ar vairākām problēmām:
• Efektivitātes un izmaksu līdzsvarošana: strāvas vispārējā saules stikla pārveidošanas efektivitāte joprojām ir zemāka nekā tradicionālajiem centralizētajiem fotoelektriskajiem moduļiem (pēdējās laboratorijas efektivitāte ir pārsniegusi 26%). Augstā caurlaidības prasība vēl vairāk ierobežo šūnu blīvumu, kā rezultātā rodas zemas jaudas ražošana uz laukuma vienību. Turklāt laika apstākļu pretestība un garā - iekapsulēšanas materiālu (piemēram, EVA plēves) stabilitāte tieši ietekmē produkta kalpošanas laiku (mērķtiecīgi vairāk nekā 25 gadu laikā), un ar to saistītajām tehnoloģijām joprojām nepieciešama pārbaude.
• Salīdzināmi ar būvniecības noteikumiem: Saules stiklam kā celtniecības materiālam jāatbilst stingriem uguns aizsardzības standartiem (piemēram, ugunsizturība, kas ir lielāka vai vienāda ar 1 stundu), vēja spiediena pretestība (lielāka vai vienāda ar 1,5 kPa), zemestrīces pretestību un elektrisko drošību (izolācijas izturība> 100 MΩ). Dažām valstīm vēl nav jāizdod īpaši BIPV moduļu noteikumi, kā rezultātā tiek pagarināti projekta apstiprināšanas cikli.
• Pārstrāde un vides jautājumi: iekapsulēšanas materiāli, kas satur smagos metālus (piemēram, kadmijs kadmija telurīdā) vai kurus ir grūti noārdīt, var radīt riskus par vidi. Tāpēc ir jāizveido pilna dzīves cikla pārstrādes sistēma -, piemēram, izņemot stikla un metāla komponentus, izmantojot fiziskas atdalīšanas paņēmienus, vai arī izstrādājot kadmiju - bezmaksas plānas - plēves baterijas (tādas kā perovskīta baterijas, bet to stabilitāte šobrīd ir nepietiekama).
Attīstības izredzes un tendences
Paaugstinot globālos "dubultā oglekļa" mērķus, Solar Glass ieviesīs jaunu tehnoloģisko inovāciju un tirgus paplašināšanas kārtu.
Tehniskais virziens: efektivitāte un daudzfunkcionāla integrācija
Nākotnē perovskīta saules bateriju (teorētiskā efektivitātes komercializācija pārsniedz 30%, un pašreizējais augstākais laboratorijas rezultāts ir 25,7%) un tandēma šūnas (piemēram, perovskīta/silīcija tandēma struktūras) ievērojami uzlabos saules stikla enerģijas ražošanas efektivitāti. Turklāt viedās aptumšošanas tehnoloģijas integrācija (caurlaidības pielāgošana caur elektrohromisko slāni) un termiskās pārvaldības funkcijas (fāzes maiņas materiālu integrēšana, lai samazinātu ēkas dzesēšanas slodzes), veicinās saules stikla uzlabošanu no "vienīgās enerģijas ražošanas" uz "visaptverošu enerģijas pārvaldību".
Tirgus virzītāji: Divkārša politikas un pieprasījuma katalīze
Valdības subsīdijas BIPV (piemēram, Ķīnas 14. pieci - GADA UZŅĒMĒŠANAS UZŅĒMĒŠANAS UN ZEĻU Ēkas attīstības plāns skaidri atbalsta saules ēku integrēto attīstību), zaļās ēkas sertifikācijas standarti (piemēram, LEED un labi, kas palielina atjaunojamās enerģijas svaru), un korporatīvais noteikums, kas paredzēts, nodrošina korporatīvo noteikumu. Starptautiskā enerģijas aģentūra (IEA) prognozē, ka globālais BIPV tirgus līdz 2030. gadam pārsniegs 100 miljardus USD, un paredzams, ka saules stikls veidos vairāk nekā 40% no tā.
Secinājums
Kā novatorisks krustojums starp fotoelektriskajām tehnoloģijām un celtniecības materiāliem, saules stikls ne tikai revolucionizē enerģijas ražošanu, bet arī pārveido ēku funkcionalitāti un ekoloģisko vērtību. Kaut arī pašlaik saskaras ar izaicinājumiem efektivitātē, izmaksās un normatīvo aktu ievērošanā, koordinēta materiālu zinātnes, ražošanas procesu un regulatīvās vides optimizēšana, ir jānovērtē neaizvietojama loma globālajā zemā - oglekļa pārejā un kļūst par galveno transportlīdzekli “Power- ģenerējoša āda” nākotnes pilsētām.
