Solar Glass, inovativni izdelek, ki združuje fotovoltaično tehnologijo z gradbenimi materiali, je imel ključno vlogo pri globalnem energetskem prehodu in gradnji - integriranih trendov fotovoltaičnih (BIPV) v zadnjih letih. Njegova jedrna funkcija je vzdrževanje svetlobe - oddajanje in ogrevanje - izolacijske lastnosti tradicionalnega stekla, medtem ko absorbira sončno sevanje in ga pretvori v elektriko, s čimer dosežemo energijsko samo - na površini stavbe. Z usklajenim napredkom v fotovoltaičnih materialih znanosti, arhitekturnem oblikovanju in proizvodnih procesih se sončno steklo premika iz laboratorijske do velike - lestvice in postopoma postaja temeljna komponenta v nizkem - ogljikove mestne razvoj.
Tehnična načela in klasifikacija
Sončno steklo v bistvu vgradi ali integrira fotovoltaične celice (na primer kristalni silicij ali tanke - filmske celice) v stekleno substrat, pretvori svetlobno energijo v elektriko s fotovoltaičnim učinkom polprevodniških materialov. Na podlagi tehnološke poti in funkcionalnega fokusa jo lahko razdelimo na naslednje tri kategorije:
1. kristalno sončno steklo
Na podlagi tradicionalnih monokristalnih/polikristalnih silicijevih celic so celice zaprte med dvema plastma kaljenega stekla skozi postopek laminacije (skupna struktura je steklo - film EVA - celica - film - steklo). Ta vrsta stekla ima visoko učinkovitost pretvorbe (več kot 22% v laboratoriju in v povprečju 18% -20% pri množični proizvodnji). Vendar pa zaradi togosti silicijevih celic običajno potrebuje fiksno namestitev in je primerna za ravne površine, kot so strehe in stene zaves.
2. tanek - filmsko sončno steklo
Na podlagi fleksibilnega tankega - tehnologij filmskih celic, kot so amorfni silikon (a - SI), kadmijski tellurid (CDTE) ali bakreni indijevi galij selenid (CIGS), se polprevodniški sloj odlaga neposredno na stekleno površino. Tanke - filmske celice imajo močan - svetlobni odziv (ustvarjanje moči tudi pod oblačno ali razpršeno svetlobo) in jih je mogoče izdelati v prilagodljive ali ukrivljene oblike, zaradi česar so idealne za integracijo v nenavadno oblikovane fasade stavbe ali strehe. Na primer, učinkovitost množične proizvodnje CDTE tankega - filmskega stekla je približno 10%-13%, vendar toksičnost njegovega surovin (kadmij) in težave recikliranja še vedno zahteva tehnično optimizacijo.
3. Prosojno sončno steklo
Ta vrsta stekla, posebej zasnovana za gradnjo zahtev za dnevno svetlobo, dosega proizvodnjo električne energije, hkrati pa ohranja vidno prepustnost svetlobe (običajno 30%- 60%) s prilagajanjem gostote celic ali uporabi tehnologij z nizkimi sencami, kot je preobčutljivost barvila. Ta vrsta stekla se pogosto uporablja v pisarnah, rastlinjakih in javnih prostorih, ki zahtevajo naravno svetlobo, uravnoteži proizvodnjo energije z udobjem v zaprtih prostorih.
Status aplikacije in tipične študije primerov
Trenutno se je uporaba sončnega stekla razširila od zgodnjih eksperimentalnih projektov na različne scenarije, kot so poslovne zgradbe, prometne zmogljivosti in stanovanjske zgradbe. Njegova prodora na trgu se še naprej povečuje z zmanjšanjem stroškov in politične podpore.
Arhitektura: celovita pokritost od zaves do streh
V visoki - dvigajo stavbe, so najbolj tipična uporaba sončnih steklenih zaves. Na primer, Dubajski projekt "Trajnostno mesto" uporablja veliko območje kadmijevega teluride tanke - filmske steklene zavese, ki ustvari dovolj električne energije, da lahko zadovolji več kot 30% letnih potreb po električni energiji. Na Kitajskem je monokristalno silicijevo sončno steklo vključeno v del zunanje fasade Šanghajskega stolpa, ki zmanjšuje emisije ogljika za več kot 1000 ton letno. V stanovanjskih aplikacijah fotonapetostne ploščice na strehi (specializirana oblika sončnega stekla) postopoma nadomeščajo tradicionalne asfaltne skodle in postanejo standardna funkcija v visokih - končnih domovih zaradi njihove brezhibne integracije z arhitekturno estetiko.
Prevoz in infrastruktura: vozlišča v dinamičnem energetskem omrežju
Sončno steklo pridobiva tudi na priljubljenosti pri mostnih vizirjih, strehah z avtobusno postajo in oviri za hrup na avtocesti. Na primer, nizozemska "sončna kolesarska pot" uporablja kristalne silicijeve celice, zaprte v kaljenem steklu, kar zagotavlja tako dostop kot moč za okoliške ulične luči. Deli zvočno izolacijskih sten na Kitajskem Pekingu - Xiong'an Expressway so vgrajeni s prosojnim sončnim steklom, ki letno ustvarijo dovolj električne energije, da napajajo na tisoče gospodinjstev.
Industrijske aplikacije: dodatek k porazdeljeni energiji
V tovarniških streh ali toplogrednih strehah lahko sončno steklo spremeni neuporabljene navpične in poševne prostore v miniaturne elektrarne. Na primer, pametni rastlinjak podjetja kmetijsko tehnologijo uporablja CIGS tanko - filmsko sončno steklo, ki ne zagotavlja samo optimalne svetlobe za pridelke, ampak tudi napaja nadzor nad temperaturo in namakalno opremo, kar zmanjšuje skupne stroške energije za približno 25%.
Izzivi in tehnična ozka grla
Kljub obetavnim možnostim za uporabo sončnega stekla se njegova velika - razporeditev še vedno spopada z več izzivi:
• Uravnoteženje učinkovitosti in stroškov: Učinkovitost pretvorbe trenutnega glavnega sončnega stekla ostane nižja kot pri tradicionalnih centraliziranih fotovoltaičnih modulih (laboratorijska učinkovitost slednjih je presegla 26%). Visoka zahteva za prepustnost nadaljuje omejuje gostoto celic, kar ima za posledico nizko proizvodnjo energije na enoto. Poleg tega vremenska odpornost in dolga - stabilnost materialov za inkapsulacijo (na primer film EVA) neposredno vplivata na življenjsko dobo izdelka (usmerjena v več kot 25 let), povezane tehnologije pa še vedno zahtevajo preverjanje.
• Združljivost z gradbenimi predpisi: kot gradbeni material mora sončno steklo izpolnjevati stroge standarde za požarno zaščito (npr. Požarna odpornost, večja ali enaka 1 uri), odpornost na veter (večja ali enaka 1,5 kPa), odpornost na potres in električna varnost (izolacijska odpornost> 100 mΩ). Nekatere države še niso izdale posebnih predpisov za BIPV module, kar ima za posledico razširjene cikle odobritve projekta.
• Recikliranje in okoljska vprašanja: inkapsulacijski materiali, ki vsebujejo težke kovine (na primer kadmij v kadmijevem teluridu) ali ki jih je težko razgraditi, lahko predstavljajo okoljska tveganja. Zato je treba vzpostaviti celoten sistem za recikliranje življenjskega cikla - na primer tako, da izvlečete steklene in kovinske komponente s pomočjo fizičnih tehnik ločevanja ali z razvojem kadmija - proste tanke - filmske baterije (kot je njihova perovska baterije, vendar je njihova naklon trenutno).
Razvojne možnosti in trendi
Z napredovanjem globalnih ciljev "dvojnega ogljika" bo sončno steklo sprožilo nov krog tehnoloških inovacij in širitve trga.
Tehnična smer: učinkovitost in večnamenska integracija
V prihodnosti se pričakuje, da bo komercializacija perovskitnih sončnih celic (teoretična učinkovitost presegla 30%, s trenutnim najvišjim laboratorijskim rezultatom 25,7%) in tandemskih celic (kot so perovskite/silicijeve tandemske strukture) bo znatno izboljšala učinkovitost proizvodnje električne energije sončnega stekla. Poleg tega bo integracija pametne tehnologije zatemnitve (prilagajanje prepustnosti skozi elektrokromno plast) in funkcije toplotnega upravljanja (integriranje materialov za spreminjanje faz za zmanjšanje hladilnih obremenitev stavb) spodbudilo nadgradnjo sončnega stekla od "podplata proizvodnje energije" na "celovito upravljanje z energijo".
Tržni gonilniki: dvojna kataliza politike in povpraševanja
Vladne subvencije za BIPV (npr. Kitajski 14. pet - letni načrt za gradnjo energetske učinkovitosti in razvoj zelene stavbe izrecno podpira celostni razvoj sončnih zgradb), standardi certifikatov zelene stavbe (npr. LEED in dobro, ki povečujejo tehtanje obnovljivih energije) in krepitev korporacijskega ESG (okoljske in socialne in upravljanje). Mednarodna agencija za energetiko (IEA) napoveduje, da bo svetovni trg BIPV do leta 2030 presegel 100 milijard dolarjev, sončno steklo pa naj bi predstavljalo več kot 40% tega.
Zaključek
Kot inovativen križanec med fotovoltaično tehnologijo in gradbenimi materiali sončno steklo ne samo spremeni proizvodnjo energije, ampak tudi preoblikuje funkcionalnost in ekološko vrednost stavb. Medtem ko se trenutno soočajo z izzivi pri učinkovitosti, stroškov in regulativnih skladnosti z usklajeno optimizacijo znanosti o materialih, proizvodnih procesih in regulativnem okolju, je pripravljeno igrati nenadomestljivo vlogo v globalnem nizkem prehodu z nizkim - in postati osnovno vozilo za prihodnost kože "Power -, ki generirajo kožo.
