Команда исследователей из Германии и Британии разработала окно из полупрозрачных аморфных кремниевых фотоэлементов. Его испытали в Лондоне под разными углами наклона и обнаружили, что оно может обеспечить эффективность преобразования солнечной энергии в электричество на уровне 3,6 %, а максимальный тепловой КПД составляет 17,6 %.
«Установка обычных солнечных панелей и коллекторов в здания требует значительных площадей на крыше, а пространство там ограничено. Это заставило нас задуматься о разработке высокоэффективных, пригодных для строительства технологий, которые могут оптимизировать использование пространства и выработку энергии», — рассказали разработчики.
Главный компонент фотоэлектрического теплового окна — стеклянный слой с нанесенными на него микроскопическими полосками из аморфного кремния. Только часть солнечного света поглощается фотоэлектрическим слоем, все остальное переносится на расположенный ниже водный слой толщиной 4 мм. Две латунные трубки служат для ввода и вывода воды, а две рамки из поликарбоната скрепляют один стандартный слой стекла с низким содержанием железа.
Испытания системы прошли на одной из крыш Лондона, с 16 по 23 июля 2021 года, когда максимальная температура воздуха достигала 34 градусов Цельсия, а освещенность в полдень составляла около 1100 В м-2. Установку тестировали под углом 30, 60 и 90 градусов. Для сравнения производительности рядом находился стандартный фотоэлектрический модуль, идентичный верхнему слою установки, сообщает PV Magazine.
Результат показал: изобретение может превращать солнечную энергию в электрическую с эффективностью 3,6 % и тепловым КПД 10,7 % под углом наклона 30 градусов. Под углом 90 градусов эффективность чуть меньше — 3,3 %, зато тепловой КПД повышается до 17,6 %. Максимальная температура воды в системе достигает 50 и 42 градусов Цельсия, соответственно.
Затем изобретатели оценили потенциал такого окна для обычного лондонского дома на три жилых комнаты, с семьей из двух взрослых и двух детей. При наличии бака для хранения горячей воды такому дому хватит фотоэлектрического окна площадью 2,8 м², чтобы обеспечить суточную потребность в горячей воде без использования бойлера.
