Koja su najnovija dostignuća u solarnim ćelijama za rad u uvjetima slabog svjetla za svjetiljke u obliku maslačka?

Zašto su solarnе ćelije za slabo osvjetljenje ključne za svjetiljke maslačka u vrtu

Vrtlarske svjetiljke za koprive suočavaju se s prilično teškim okolišnim uvjetima koji zahtijevaju posebna rješenja solarnih tehnologija. Većina ih je instalirana na mjestima koja ionako dobivaju malo sunca, poput područja ispod drveća ili u sjenovitim kutovima vrta, pogotovo na sjeveru gdje je dnevno svjetlo oskudno. Uobičajene stare silicijske solarne ćelije jednostavno ne rade dobro u ovim uvjetima. Kada se pojave oblačni dani ili kada svjetlost nije izravna, učinkovitost standardnih solarnih ploča pada otprilike na pola, ponekad čak i više. A kada ne mogu potpuno napuniti baterije, korisnici se na kraju nađu sa svjetlima koja prebrzo zatreperaju i se ugase tijekom dugih zimskih noći ili tijekom sumornog proljetnog vremena.

Kuglasti oblici svjetiljki u obliku maslačka zapravo čine prikupljanje energije prilično složenim. Zakrivljeni dijelovi bacaju sjene na same sebe, pa time prime oko 30% manje svjetlosti nego što to rade standardne ravne ploče. Kada ne postoje posebni solarni ćeliji namijenjeni slabom svjetlu, te estetski ugodne zakrivljenosti postaju problem, a ne prednost. Za sljedeću generaciju ovih vrtovskih svjetiljki, proizvođači bi se trebali usredotočiti na učinkovitost rada u uvjetima slabog svjetla ispod 100 luksa, što je tipično kada drveće blokira većinu dnevne svjetlosti ili tijekom večernjih sati. Neki noviji solarni ćeliji i dalje mogu postići učinkovitost od oko 12 do 15% čak i u tim slabim svjetlosnim uvjetima, dok uobičajene silicijske ćelije gotovo prestaju raditi s učinkovitošću od 5 do 7%. To znači da svjetiljke pouzdano rade cijelu noć, pretvarajući ih iz isključivo dekorativnih elemenata za proljeće u pouzdane uređaje koje se mogu koristiti tokom cijele godine na različitim mjestima u dvorištu.

Inovacije perovskita i kvantnih točaka koje povećavaju učinkovitost u slabom svjetlu

Perovskitski materijali s podešenim energijskim rasponom za optimalnu učinkovitost u uvjetima raspršene svjetlosti ispod 100 luksa

Razlog zašto perovskitske solarnе ćelije tako dobro rade u slabom svjetlu povezan je s načinom na koji prilagođavamo njihova svojstva energijskog raspona. Kada proizvođači promijene kemijski sastav ovih materijala, oni postaju bolji u stvaranju električnih naboja čak i kada je sunčeva svjetlost raspršena, a ne izravna, kao što se događa u ranim jutarnjim satima, kasnim poslijepodnevima ili oblačnim danima. Ispitivanja pokazuju da perovskitski materijali mogu zapravo upiti oko 35-40% više svjetlosnih čestica u odnosu na uobičajene silicijske ploče kada je dostupno manje od 100 luksa, što ih čini izvrsnim za svjetiljke za vrtove koje moraju ispravno raditi čak i kada su djelomično u sjeni ili tijekom zimskih mjeseci. Ono što ih razlikuje od konvencionalne solarne tehnologije je sposobnost da dosljedno nastave proizvoditi struju čak i kada se razine svjetlosti brzo mijenjaju, što se stalno događa u dvorištima gdje stabla bacaju pomične sjene, a oblaci dolaze i odlaze tijekom dana.

Kvantne točke osjetljive na NIR proširuju apsorpciju spektra u zasjenjena, listima filtrirana okruženja

Tehnologija kvantnih točaka otvara nove mogućnosti za prikupljanje svjetlosti jer može uhvatiti one valne duljine bliskog infracrvenog spektra koje zapravo prolaze kroz listove i ostaju brojne čak i kada postane zasjenjeno. Kada se ove posebne kvantne točke ugrade u ploče za svjetlo oblika maslačka, pretvaraju preostalo toplinsko zračenje u stvarnu energiju, što znači da svjetla mogu raditi oko 2 sata i 18 minuta duže, prema nedavnim testovima provedenim na terenu. To čini ogromnu razliku za vrtlarske svjetiljke smještene ispod velikih drveća ili pergola gdje obični solarni paneli prestanu raditi otprilike četiri sata nakon zalaska sunca. Prava magija se događa kada ove sitne čestice iskoriste svjetlost koju mi ne možemo vidjeti, pa punjenje ostaje stabilno čak i kada su prisutne sjene.

Izvedba u stvarnom svijetu: Povećanje vremena rada i potvrda na terenu

Testovi u Skandinaviji i Pacifičkom sjeverozapadu: 42% duže svjetlo svake noći u odnosu na svjetiljke zasnovane na siliciju

Istraživanje provedeno u skandinavskim zemljama i dijelovima Pacifičke sjeverozapadne obale, gdje redovito postoji oko 3,5 sati dnevne svjetlosti na dan, pokazuje kako ovi novi solarni članovi osjetljivi na slabu svjetlost zapravo rade izvan laboratorijskih uvjeta. Kada su testirani kontinuirano tijekom dvanaest mjeseci, ti maleni svjetioni u obliku maslačka opremljeni pločama izrađenima od perovskitskih materijala i kvantnih točaka radili su gotovo polovicu dulje nego verzije s uobičajenim silicijskim pločama. To znači da mogu neprekidno svijetliti cijelu noć tijekom tamnih zimskih dana kada prirodna svjetlost tijekom većeg dijela dana jedva doseže 100 luksa. Zašto se ovo događa? Pa, ove poboljšane ploče bolje iskorištavaju dostupni spektar svjetlosti, pa djeluju učinkovitije pod oblačnim nebom i čak mogu upijati svjetlost reflektiranu s površina. Testirali smo ih i uz obalu Oregona, te nakon godine dana izloženosti slanoj morскоj vodi i vlažnom vremenu, ploče su i dalje proizvodile istu količinu energije kao u trenutku postavljanja.

Iz laboratorijskih PCE (23,7%) u prinos u vrtu: Kako stabilizirani izlaz pri slabom svjetlu prevodi na pouzdanost djevčića svjetlosti

Laboratorijski rezultati pokazali su da perovskitske ćelije postižu oko 23,7% učinkovitosti pretvorbe energije kada se testiraju u uvjetima stabilnog slabog svjetla. No za svakodnevnu uporabu najvažnije je koliko dobro održavaju stabilan napon kada se razina sunčeve svjetlosti mijenja tijekom dana. Dandelion svjetiljke rješavaju ovaj problem pametnim sustavom upravljanja snagom koji sprječava treperenje LED svjetala kada oblaci prekriju sunce – nešto što većina jeftinijih solarnih svjetiljki jednostavno ne može podnijeti. Prikupili smo i terenske podatke koji pokazuju prilično impresivne rezultate — oko 94% dosljedne svjetline tijekom različitih godišnjih doba. Razlika između ljeta i zime iznosi samo oko 5% u pogledu performansi, što nije loše s obzirom na promjene vremenskih prilika. Na praktičnoj razini to znači da ljudi imaju pouzdanu rasvjetu čak i kad hodaju ispod drveća ili nailaze na jutarnju maglu, bez potrebe stalnih podešavanja. Sposobnost da se ostvare odlični laboratorijski rezultati i pretvore u pouzdanu svakonoćnu performansu čini ova svjetila savršenim za vrtove i staze gdje ljudi žele dobrą vidljivost, a da se ne brinu o održavanju.

Dizajnerski sinergij: Kako geometrija maslačka poboljšava prikupljanje svjetlosti u slabom osvjetljenju

kut hvatanja svjetlosti od 360° i struktura površine s mogućnošću samoočišćivanja povećavaju učinkovito prikupljanje zračenja

Solarske svjetiljke oblikovane poput maslačaka spajaju prirodnu mudrost s naprednom solarnom tehnologijom kako bi uhvatile svaki dostupni dio energije, čak i kada uvjeti nisu idealni. Njihov zaobljeni oblik omogućuje im da prikupe sunčevu svjetlost iz bilo kojeg smjera, što je vrlo važno u vrtovima gdje stabla većinu dana blokiraju izravno sunce. Nekim nedavnim istraživanjima sugerira se da ovi okrugli dizajni apsorbiraju oko 37% više raspršene svjetlosti u usporedbi s uobičajenim ravnim pločama, zbog čega bolje rade i noću. Još jedna pametna značajka je posebna prevlaka koja sprječava taloženje prljavštine i vode na površini. Bez ove zaštite, instalacije u vrtovima često izgube između 12 i 18% učinkovitosti svakog mjeseca samo zbog nakupljanja nečistoća. Cijeli sustav ostaje čist bez potrebe za brisanjem, a zaobljenost dodatno smanjuje nepotrebne refleksije i usmjerava rasute zrake ravno prema solarnim ćelijama ispod. Sve ove značajke znače da ova svjetla iznenađujuće dobro rade čak i u sjeni, vlažnosti ili onečišćenju. To pokazuje da dobar izgled ne mora ići na račun stvarne učinkovitosti u budućim solarnim rješenjima.

Često postavljana pitanja

Što su solarne ćelije za slabo osvjetljenje?

Solarne ćelije za slabo osvjetljenje dizajnirane su da učinkovito rade u uvjetima kada je sunčeva svjetlost minimalna ili neizravna, na primjer ispod drveća, tijekom oblačnog vremena ili u zasjenjenim područjima.

Zašto su perovskitske solarne ćelije bolje za uvjete slabog osvjetljenja?

Perovskitske solarne ćelije imaju prilagodljiva svojstva širine energijskog praznine koja im omogućuju učinkovito generiranje električnih naboja čak i u raspršenoj ili neizravnoj sunčevoj svjetlosti, što ih prilagođava uvjetima slabog osvjetljenja.

Kako kvantne točke pomažu u prikupljanju solarnih zraka?

Kvantne točke mogu apsorbirati valne duljine bliskog infracrvenog spektra koje prodiru kroz listove, omogućujući im hvatanje svjetlosti čak i u sjeni i pretvaranje u uporabljivu energiju.

Čime su djetličaste vrtno svjetlo učinkovite?

Zakrivljeni oblik djetličastih svjetala omogućuje kut hvatanja svjetlosti od 360° i smanjuje zasjenjivanje, poboljšavajući njihovu sposobnost učinkovitog prikupljanja raspršene svjetlosti.

Kako ove solarne ćelije rade u stvarnim uvjetima?

Studije pokazuju da fotonaponske ćelije za slabo osvjetljenje ugrađene u svjetiljke nalik na maslačak postižu 42% duže noćno svjetlo u usporedbi s tradicionalnim silicijskim svjetlima, čak i u zahtjevnim uvjetima poput skandinavskih zemalja i Pacifičkog sjeverozapada.

Što znači PCE i kolika je njegova važnost?

PCE znači efikasnost pretvorbe energije (Power Conversion Efficiency), što je ključna mjera koliko učinkovito fotonaponska ćelija pretvara sunčevu svjetlost u električnu energiju, posebno pod različitim uvjetima osvjetljenja.