Solar Glass, иновативен продукт, който комбинира фотоволтаична технология със строителни материали, е изиграл решаваща роля в глобалния енергиен преход и изграждане - интегрирани тенденции за фотоволтаични (BIPV) през последните години. Основната му функция е да поддържа светлината - предаване и топлина - изолационни свойства на традиционното стъкло, като същевременно абсорбира слънчевата радиация и превръщането му в електричество, като по този начин постига енергийно самостоятелно - достатъчност на строителната повърхност. С координирания напредък във фотоволтаичните материали, архитектурния дизайн и производствените процеси, слънчевото стъкло се премества от лабораторията към голямо приложение - и постепенно се превръща в основен компонент в ниско - въглеродно градско развитие.
Технически принципи и класификация
Слънчевото стъкло по същество вгражда или интегрира фотоволтаични клетки (като кристален силиций или тънък - филмови клетки) в стъклен субстрат, превръщайки светлинната енергия в електричество чрез фотоволтаичния ефект на полупроводниковите материали. Въз основа на технологичния път и функционалния фокус, той може да бъде разделен на следните три категории:
1. Кристално силиконово слънчево стъкло
Въз основа на традиционните монокристални/поликристални силиконови клетки, клетките са капсулирани между два слоя закалено стъкло чрез процес на ламиниране (общата структура е стъкло - EVA филм - клетка - EVA филм - стъкло). Този тип стъкло има висока ефективност на конверсия (над 22% в лабораторията и средно 18% -20% в масовото производство). Въпреки това, поради твърдостта на силициевите клетки, той обикновено изисква фиксирана инсталация и е подходящ за плоски повърхности като покриви и стени на завеси.
2. Тънка - филмово слънчево стъкло
Въз основа на гъвкави тънки - филмови клетъчни технологии като аморфен силиций (A - Si), кадмий телурид (CDTE) или меден индий галий селенид (CIGS), полупроводник се отлага директно върху стъклената повърхност, за да образува единица за производство на енергия. Тънките - филмовите клетки имат силно ниско - светлинна реакция (генерираща мощност дори при облачна или дифузна светлина) и могат да бъдат произведени в гъвкави или извити форми, което ги прави идеални за интеграция в необичайно оформени фасади на сгради или прозорци. Например, ефективността на масовото производство на CDTE тънка - филмово стъкло е приблизително 10%-13%, но токсичността на суровината му (кадмий) и проблемите с рециклирането все още изискват техническа оптимизация.
3. Прозрачно слънчево стъкло
Специално проектиран за изграждане на изисквания за дневна светлина, този тип стъкло постига генериране на енергия, като същевременно поддържа видима светлина на светлината (обикновено 30%- 60%) чрез регулиране на плътността на клетките или използване на технологии за ниско засягане, като сенсибилизация на багрилото. Този тип стъкло се използва широко в офиси, оранжерии и обществени пространства, изискващи естествена светлина, балансирайки производството на енергия с комфорт на закрито.
Състояние на приложението и типични казуси
Понастоящем прилагането на слънчево стъкло се е разширило от ранни експериментални проекти до различни сценарии като търговски сгради, транспортни съоръжения и жилищни сгради. Проникването на пазара продължава да се увеличава с намаляващи разходи и подкрепа на политиката.
Архитектура: цялостно покритие от стените на завесите до покривите
Във високи сгради -, стените на слънчевото стъкло са стените са най -типичното приложение. Например, проектът „Устойчив град“ на Дубай използва голяма площ от кадмий Telluride Thin - Стената на филмовата завеса, генерирайки достатъчно електричество, за да отговори на над 30% от годишните нужди на електричеството на сградата. В Китай монокристалното силиконово слънчево стъкло е интегрирано в част от външната фасада на Шанхайската кула, намалявайки въглеродните емисии с над 1000 тона годишно. В жилищните приложения фотоволтаичните плочки на покрива (специализирана форма на слънчево стъкло) постепенно заместват традиционните асфалтови херпес зостер и се превръщат в стандартна функция във високата - крайни домове поради безпроблемната им интеграция с архитектурна естетика.
Транспорт и инфраструктура: възли в динамична енергийна мрежа
Слънчевото стъкло също набира популярност в козирките за мостове, покривите на автобусните спирки и бариерите на шума от магистралите. Например, „слънчевата велосипедна пътека на Холандия“ използва кристални силиконови клетки, капсулирани в закалено стъкло, осигурявайки както достъп, така и мощност за околните улични светлини. Части от стените на звука на звука на Китай Пекин - Xiong'an скорост са вградени с полупрозрачно слънчево стъкло, генерирайки достатъчно електричество годишно за захранване на хиляди домакинства.
Индустриални приложения: добавка към разпределена енергия
Във фабричните прозорци или оранжериите, слънчевото стъкло може да трансформира неизползвани вертикални и наклонени пространства в миниатюрни електроцентрали. Например, Smart Greenhouse на селскостопанската технологична компания използва CIGS тънко - филмово слънчево стъкло, което не само осигурява оптимална светлина за културите, но и захранва контрола на температурата и напоителното оборудване, намалявайки общите разходи за енергия с приблизително 25%.
Предизвикателства и технически затруднения
Въпреки обещаващите перспективи на приложението на слънчевото стъкло, голямото му разгръщане на скалата - все още е изправено пред множество предизвикателства:
• Балансиране на ефективността и разходите: Ефективността на конверсията на текущото мейнстрийм слънчево стъкло остава по -ниска от тази на традиционните централизирани фотоволтаични модули (лабораторната ефективност на последните е надхвърлила 26%). Изискването с висока пропускливост допълнително ограничава плътността на клетките, което води до производство на ниска енергия на единица площ. Освен това, метеорологичната устойчивост и дългата - термин стабилност на материалите за капсулиране (като филм на EVA) влияят пряко върху живота на продукта (насочен на над 25 години), а свързаните с тях технологии все още изискват проверка.
• Съвместимост със строителните разпоредби: Като строителен материал, слънчевото стъкло трябва да отговаря на строгите стандарти за противопожарна защита (напр. Пожарната устойчивост, по -голяма или равна на 1 час), устойчивост на налягане на вятъра (по -голямо или равно на 1,5 kPa), устойчивост на земетресението и електрическа безопасност (изолационна устойчивост> 100 mΩ). Някои страни все още не са издали специфични разпоредби за BIPV модули, което води до разширени цикли на одобрение на проекта.
• Рециклиране и екологични проблеми: Материали за капсулиране, съдържащи тежки метали (като кадмий в кадмий телурид) или които са трудни за разграждане, могат да представляват рискове за околната среда. Следователно трябва да се установи пълна система за рециклиране на жизнения цикъл -, например чрез извличане на стъклените и металните компоненти чрез техники за физическо разделяне или чрез разработване на кадмий - безплатно тънка - филмови батерии (като Perovskite Batteries, но тяхната стабилност понастоящем е нестабилност).
Перспективи за развитие и тенденции
С напредъка на глобалните цели „двоен въглерод“, слънчевото стъкло ще въведе в нов кръг от технологични иновации и разширяване на пазара.
Техническа насока: Ефективност и многофункционална интеграция
В бъдеще комерсиализацията на слънчевите клетки на перовскит (теоретичната ефективност надвишава 30%, като настоящият най -висок лабораторен резултат от 25,7%) и тандемни клетки (като структурите на танките на перовскит/силиций) се очаква значително да подобри ефективността на производството на енергия на слънчевото стъкло. Освен това, интегрирането на интелигентната технология за затъмняване (коригиране на пропускливостта чрез електрохромен слой) и функциите за термично управление (интегриране на материали за промяна на фазата за намаляване на строителните охлаждащи товари) ще насърчат надстройката на слънчевото стъкло от „единствено производство на електроенергия“ до „цялостно управление на енергията“.
Пазарни водачи: Двойна катализа на политиката и търсенето
Government subsidies for BIPV (eg, China's 14th Five-Year Plan for Building Energy Efficiency and Green Building Development explicitly supports the integrated development of solar buildings), green building certification standards (eg, LEED and WELL, which increase the weighting of renewable energy), and the strengthening of corporate ESG (Environmental, Social, and Governance) responsibilities will continue to drive demand for solar glass. Международната енергийна агенция (IEA) прогнозира, че глобалният пазар на BIPV ще надхвърли 100 милиарда долара до 2030 г., като Solar Glass се очаква да представлява над 40% от това.
Заключение
Като иновативен кросоувър между фотоволтаичните технологии и строителните материали, слънчевото стъкло не само революционизира производството на енергия, но и променя функционалността и екологичната стойност на сградите. Въпреки че в момента се сблъсква с предизвикателствата в съответствие на ефективността, разходите и регулаторните съответствие, с координираната оптимизация на материалознанието, производствените процеси и регулаторната среда, той е готов да играе незаменима роля в глобалния нисък - въглероден преход и да стане основното превозно средство за „мощността -, генерираща кожа“ на бъдещите градове.
