Kādi ir jaunākie sasniegumi zemas gaismas apstākļos darbojošos saules elementu jomā pūku ziedu dārza lampiņām?

Kāpēc zemas gaismas saules elementi ir būtiski pīpēnu dārza lampiņām

Dadža gaismām pūkstīm jāspēj tikt galā ar diezgan grūtām vides situācijām, kas prasa speciālas saules enerģijas tehnoloģijas risinājumus. Lielākā daļa no šīm ierīcēm tiek uzstādītas vietās, kur tāpat saule nonāk tikai ierobežoti — piemēram, zem koku vainagiem vai ēnainos dārza stūros, jo īpaši ziemeļos, kur dienasgaismas ir maz. Parastās silīcija saules baterijas šādos apstākļos strādā slikti. Kad parādās mākoņi vai gaisma nav tieša, standarta saules paneļi savu efektivitāti pazemina aptuveni uz pusi, reizēm pat vēl vairāk. Un, kad tie nespēj pilnībā uzlādēt akumulatorus, cilvēkiem rodas problēma ar gaismām, kas ilgajās ziemas naktīs vai drūmajā pavasara laikā pārāk ātri izdziest.

Pīlādžu gaismas ar savām apaļajām formām faktiski padara enerģijas savākšanu diezgan sarežģītu. Līknes bieži met ēnas pašas uz sevi, tāpēc tās saņem aptuveni par 30% mazāk gaismas nekā parastās plakanie paneļi. Kad nav speciālu saules bateriju, kas izgatavotas vājai gaismai, šīs estētiski patīkamās līknes kļūst par problēmu, nevis priekšrocību. Nākamajai šo dārza lampu paaudzei ražotājiem jākoncentrējas uz to darbības efektivitāti pie blāvas gaismas zem 100 luksa līmeņa, kas notiek tad, kad koki bloķē lielāko daļu dienasgaismas vai vakara stundās. Dažas jaunākas saules baterijas joprojām spēj sasniegt apmēram 12 līdz 15% efektivitāti pat šādos tumšos apstākļos, kamēr parastās silīcija baterijas faktiski zaudē efektivitāti līdz 5 līdz 7%. Tas nozīmē, ka gaismas uzticami deg visu nakti, pārvēršot tās no vienkāršām pavasara dekorācijām par uzticamu risinājumu visu gadu dažādās pagalma vietās.

Perovskita un kvantu punktu inovācijas, kas palielina efektivitāti zemās gaismas apstākļos

Perovskita materiāli ar pielāgotu spraugu, lai sasniegtu optimālu veiktspēju izkliedētās gaismas apstākļos zem 100 luksu

Iemesls, kāpēc perovskita saules elementi tik labi darbojas zemās gaismas apstākļos, saistīts ar to, kā tiek regulēti šo materiālu spraugas parametri. Mainot šo materiālu ķīmisko sastāvu, tie kļūst efektīvāki elektrisko lādiņu radīšanā pat tad, ja saules gaisma ir izkliedēta, nevis tieša — piemēram, no rīta agrīnās stundās, vēlā pēcpusdienā vai apmākušās dienās. Testi parāda, ka perovskita materiāli faktiski var uztvert aptuveni par 35–40% vairāk gaismas daļiņu salīdzinājumā ar parastajiem silīcija paneļiem, kad pieejamā gaisma ir zem 100 luksu, kas padara tos par lielisku izvēli dārza lampām, kurām jādarbojas pat parciāli aizēnotās vietās vai ziemas mēnešos. To, kas atšķir šos materiālus no tradicionālās saules enerģijas tehnoloģijas, ir spēja nepārtraukti ražot enerģiju pat tad, ja gaismas līmenis strauji svārstās — tieši tā notiek dārzos, kur koki meta kustīgas ēnas un mākoņi mainīgi aizsedz sauli visu dienu.

NIR-receptīvi kvantu punkti, kas paplašina spektrālo absorbciju ēnotainos, lapām filtrētos vides apstākļos

Kvantu punktu tehnoloģija atver jaunas iespējas gaismas ieguvei, jo tā spēj uztvert tuvo infrasarkano viļņu garumus, kuri faktiski iziet cauri lapām un paliek pietiekami daudz pat tad, kad kļūst ēnains. Kad šie speciālie kvantu punkti tiek integrēti dārzeņu pīlādža formās gaismas plātnēs, tie pārvērš atlikušo siltuma starojumu par reālu enerģiju, kas nozīmē, ka gaismas var turpināt darboties aptuveni par 2 stundām un 18 minūtēm ilgāk, saskaņā ar nesenajiem testiem lauka apstākļos. Tas padara būtisku atšķirību dārza lampām, kas atrodas zem lieliem kokiem vai pergolām, kur parastās saules baterijas pārstāj darboties aptuveni četras stundas pēc saulrieta. Patiesais burvība notiek tad, kad šie mikroskopiskie objekti izmanto gaismu, kuru mēs pat neredzam, tādējādi uzlāde paliek stabila pat tad, kad visur ir ēnas.

Reālās darbības rezultāti: darbības laika pagarinājums un lauka validācija

Ziemeļu un Klusā okeāna ziemeļrietumu novada izmēģinājumi: 42% ilgāka nakts apgaismošana salīdzinājumā ar silīcija bāzes lampām

Pētījumi, kas veikti Ziemeļvalstīs un dažās Klusā okeāna ziemeļrietumu daļās, kur parasti ir aptuveni 3,5 saules stundas dienā, parāda, kā šīs jaunās zemas apgaismes saules baterijas darbojas ārpus laboratorijas apstākļiem. Testējot nepārtraukti divpadsmit mēnešus, tās mazās pūkainās uguntiņas ar paneļiem, kas izgatavoti no perovskita materiāliem un kvantu punktiem, spīdēja gandrīz pusreiz ilgāk nekā parastie silīcija paneļu modeļi. Tas nozīmē, ka tās var turpināt spīdēt visu nakti cauri tumšajiem ziemas mēnešiem, kad dabiskais gaisma lielākajā dienas daļā tikko sasniedz 100 luksus. Kāpēc tā notiek? Nu, šie uzlabotie paneļi uztver plašāku pieejamā gaismas spektru, tāpēc tie labāk darbojas apmākušās debess apstākļos un pat uztver atspulgas no virsmām. Mēs tos testējām arī Oregonas krastā, un pēc vesela gada, cīnoties pret sāļo gaisu un mitro laiku, paneļi joprojām ražoja tikpat daudz enerģijas kā tad, kad tos pirmoreiz instalējām.

No laboratorijas PCE (23,7 %) līdz ražai dārzā: kā stabilizēts zemas gaismas iznākums pārtop par uzticamu dzeguzes gaismu

Laboratorijas testi ir parādījuši, ka perovskita elementi sasniedz aptuveni 23,7% jaudas pārveidošanas efektivitāti, ja tos testē labos, stabili zemā apgaismojuma apstākļos. Taču ikdienas lietošanai patiešām svarīgi ir tas, cik labi tie uztur stabilu spriegumu, kad dienas laikā mainās saules gaisma. Dandelion lampas šo problēmu risina ar savu gudro enerģijas vadības sistēmu, kas novērš LED mirgošanu, kad garām pārvietojas mākoņi — kaut ko, ar ko vairums lēto saules lampu vienkārši nespēj tikt galā. Mēs esam apkopoji lauka datus, kas liecina arī par diezgan ievērojamiem rezultātiem — aptuveni 94% pastāvīgs spožums dažādos gadalaikos. Starpība starp vasaru un ziemu ir tikai aptuveni 5%, kas vispār nav slikti, ņemot vērā laikapstākļu svārstības. Praktiski tas nozīmē, ka cilvēki saņem uzticamu apgaismojumu, pat ejot zem koku vainagiem vai saskaroties ar rīta miglu, nevajadzētu neko pastāvīgi regulēt. Spēja pārnest šos lieliskos laboratorijas rezultātus uz reālu, katru nakti ilgstošu darbību padara šīs lampas par ideālu izvēli dārziem un taciņām, kur cilvēki vēlas labu redzamību, neuztraucoties par uzturēšanu.

Dizaina sinerģija: kā pūku struktūra uzlabo gaismas savākšanu zemā apgaismojumā

360° gaismas uztveršanas leņķis un paštīrošās virsmas struktūra, kas palielina efektīvās starojuma uztveršanas efektivitāti

Saules lampas, kuru dizains balstīts uz pūkpurkšņa paraugu, apvieno dabas gudrību ar jaunāko saules tehnoloģiju, lai izmantotu katru pieejamo enerģijas daļiņu, pat ja apstākļi nav ideāli. To apaļā forma ļauj tām uztvert saules gaismu no jebkuras virziena, kas ir īpaši svarīgi dārzos, kur koki lielākoto dienas daļu bloķē tiešos saules starus. Daži nesenie pētījumi liecina, ka šāda veida apaļie dizaini uztver aptuveni par 37 % vairāk izkliedētās gaismas salīdzinājumā ar parastajiem plakaniem paneļiem, kas padara tās efektīvākas arī naktī. Vēl viens gudrs risinājums ir speciālais pārklājums, kas virsmā notur netīrumus un ūdeni. Bez šī aizsargpārklājuma dārza instalācijas bieži zaudē no 12 līdz 18 % efektivitātes katru mēnesi tikai no uzkrājušos netīrumu kārtas. Visa sistēma paliek tīra bez nepieciešamības to berzēt, turklāt izliekums samazina nevajadzīgās atspulgas un novada izkliedēto gaismu tieši zemāk esošajām saules baterijām. Visas šīs iezīmes nozīmē, ka šīs lampas pārsteidzoši labi darbojas pat ēnā, mitrumā vai piesārņojumā. Tas pierāda, ka labs izskats nenozīmē kompromisa atdevi funkcionalitātei rītdienas saules risinājumiem.

Bieži uzdotie jautājumi

Kas ir zema gaismas slodzes baterijas?

Zemes gaismas enerģijas zāli ir izgatavoti, lai efektīvi darbotos apstākļos, kad saules gaisma ir minimāla vai netieša, piemēram, zem koku, debesīs vai ēnas vietās.

Kāpēc perovskītu saules baterijas ir labākas zema apgaismojuma apstākļos?

Perovskīta saules baterijām ir regulējamas platuma atšķirības, kas ļauj efektīvi generēt elektriskus slodzes slodzes slodzes slodzes, kas ir piemērotas zema apgaismojuma apstākļos.

Kā kvantpunkti palīdz noņemt saules gaismu?

Kvantpunkti var absorbēt infrasarkano viļņu garumus, kas ieplūst lapās, ļaujot tiem izmantot gaismu pat ēnā un pārvērst to izmantojamā enerģijā.

Kāpēc dārza gaismas ar mazā čūla formas izskatu ir efektīvas?

Apvalkotas mazāņu gaismu formas ļauj 360° gaismas uzņemšanas leņķi un samazina aizslēpumu, tādējādi uzlabojot to spēju efektīvi savākt izkliedētu gaismu.

Kā šīs saules šūnas darbojas reālajā pasaulē?

Pētījumi liecina, ka zila gaismas enerģijas elementi, kas uzstādīti čūskas gaismās, nodrošina 42% ilgāku nakts apgaismojumu salīdzinājumā ar tradicionālajām silīcija gaismām, pat tādās sarežģītās vides apstākļos kā Ziemeļvalstu un Klusā okeāna ziemeļrietumos.

Ko nozīmē PCE un ko nozīmē tā nozīme?

PCE ir sakārtošana no Power Conversion Efficiency, kas ir svarīgs rādītājs, kas nosaka, cik efektīvi saules enerģijas elements pārvērš saules gaismu elektriskajā enerģijā, īpaši atšķirīgos gaismas apstākļos.