Mitä uusimmat edistysaskeleet ovat heikossa valossa toimivissa aurinkokennoissa tarhatikkanen valaisimiin?

Miksi heikossa valossa toimivat aurinkokennot ovat ratkaisevan tärkeitä tarhatikkanen valaisimiin

Pihavalot nauriille joutuvat kestämään melko kovia ympäristöolosuhteita, mikä edellyttää erityisiä aurinkotekniikan ratkaisuja. Useimmat näistä asennetaan paikkoihin, jotka saavat muutenkin vähän auringonvaloa, kuten puiden alle tai pihan varjoisiin kulmiin, erityisesti pohjoisempana, missä päivänvalo on niukkaa. Tavalliset vanhat pii-aurinkokennot eivät toimi hyvin näissä olosuhteissa. Kun pilvet tulevat tai valo ei ole suoraa, standardi-aurinkopaneelit laskevat tehokkuuttaan noin puoleen, joskus jopa enemmän. Ja kun ne eivät voi ladata akkuja täyteen, käyttäjillä on seurauksena valoja, jotka sammuvat liian pian pitkillä talviyöillä tai synkällä kevättalvella.

Levänlehtien muotoiset valot tekevät energian keräämisestä todella hankalaa. Kaarevat pinnat heittävät varjoja itselleen, jolloin ne saavat noin 30 % vähemmän valoa kuin tavalliset tasomaiset paneelit. Jos erityisiä aurinkokennoja ei ole suunniteltu heikolle valolle, kauniit kaaret muuttuvat ongelmaksi etulyön sijaan. Seuraavan sukupolven puutarhavaloihin valmistajien tulisi keskittyä niiden toimivuuteen pehmeässä valossa, alle 100 luksin tasoilla, mikä tapahtuu silloin, kun puut peittävät suurimman osan päivänvalosta tai iltaisin. Joidenkin uudempia aurinkokennoja pystyvät edelleen saavuttamaan noin 12–15 prosentin hyötysuhteen myös näissä himmeissä olosuhteissa, kun taas tavalliset piikennot menettävät tehonsa täysin ja putoavat 5–7 prosenttiin. Tämä tarkoittaa, että valot palavat luotettavasti koko yön, mikä muuttaa ne keväällä vain kauniiksi koristeiksi jotka toimivat luotettavasti koko vuoden ympäri eri puolilla pihaa.

Perovskiitti- ja kvanttipistediekkejä parantamassa heikon valon hyötysuhdetta

Kaistanleveydellä säädetyt perovskiittimateriaalit optimaalista suorituskykyä diffuusissa, alle 100 luksin olosuhteissa

Syy siihen, miksi perovskiittiaurinkokennot toimivat niin hyvin heikossa valossa, liittyy siihen, miten niiden kaistanleveyttä voidaan säätää. Kun valmistajat muuttavat näiden materiaalien kemiallista koostumusta, ne pystyvät tuottamaan sähkövarauksia tehokkaammin myös silloin, kun valo on hajallaan eikä suoraa, kuten aamu- ja iltapäivisin tai pilvisinä päivinä. Testit osoittavat, että perovskiitit voivat kerätä noin 35–40 % enemmän valohiukkasia verrattuna tavallisiin piikenoihin, kun saatavilla on alle 100 luksia, mikä tekee niistä erinomaisia valinnan varmaa puutarhavaloille, jotka tulee toimia luotettavasti myös osittain varjoisissa paikoissa tai talvikuukausina. Näitä erottaa perinteisestä aurinkosähkötekniikasta se, että ne pystyvät jatkamaan sähköntuotantoa tasaisesti myös silloin, kun valomäärä vaihtelee nopeasti – tilanne, joka esiintyy jatkuvasti pihoilla, joissa puut heittävät liikkuvia varjoja ja pilvet tulevat ja menevät koko päivän ajan.

NIR-vasteiset kvanttipisteet, jotka laajentavat spektrin absorptiota varjoisiin, lehtien suodattamiin ympäristöihin

Kvanttipisteteknologia avaa uusia mahdollisuuksia valon keräämiseen, koska se pystyy hyödyntämään lähellä infrapuna-alueella olevia aallonpituuksia, jotka todella kulkevat läpi lehtien ja säilyvät runsaina myös silloin, kun ympäristö on varjokasta. Kun nämä erityiset kvanttipisteet integroidaan tuhkimojen muotoisiin valopaneleihin, ne muuntavat jäljelle jäävän lähesäteilyn todelliseksi sähköksi, mikä tarkoittaa, että valot voivat toimia noin 2 tuntia ja 18 minuuttia pidempään kenttäkokeiden mukaan. Tämä tekee suuren eron puutarhavaloihin, jotka sijaitsevat suurten puiden tai pergoloiden alla, missä tavalliset aurinkopaneelit vain luovuttavat noin neljän tunnin kuluttua auringonnoususta. Oikea taikuus tapahtuu, kun nämä mikroskooppiset hiukkaset hyödyntävät näkemäämme valoa, joten lataus pysyy tasaisena, vaikka varjot olisivat kaikkialla.

Käytännön suorituskyky: Käyttöajan lisäys ja kenttävahvistus

Pohjoismaiden ja Tyynenmeren länsirannikon kokeet: 42 % pidempi yövalaistus verrattuna pihibaseisiin valoihin

Skandinaavia-maiden ja Tyynenmeren pohjois-osien alueilla, joissa keskimääräinen aurinkotuntimäärä on tyypillisesti noin 3,5 tuntia päivässä, tehty tutkimus osoittaa, miten nämä uudet heikon valon aurinkokennot toimivat laboratorio-olosuhteiden ulkopuolella. Kun testejä suoritettiin peräkkäin kaksitoista kuukautta, dändälin kukan muotoisilla valoilla, joiden paneelit oli valmistettu perovskiittimateriaaleista ja kvanttipisteistä, kestoikä oli lähes puolitoista kertaa pidempi kuin tavallisten piipaneeliversioiden. Tämä tarkoittaa, että ne voivat loistaa koko yön läpi myös niinä pimeinä talvipäivinä, kun luonnollinen valo ei useimman päivän aikana nouse edes 100 luksiin asti. Miksi näin tapahtuu? No, nämä parannetut paneelit hyödyntävät tehokkaammin saatavilla olevaa valospektriä, joten ne toimivat paremmin pilvisellä säällä ja kykenevät jopa keräämään pintojen heijastamaa valoa. Testasimme niitä myös Oregonin rannikolla, ja koko vuoden kestäneen altistumisen suolaiselle ilmalle ja kostealle sääille huolimatta paneelit tuottivat yhtä paljon energiaa kuin asennushetkellä.

Laboratorion PCE:stä (23,7 %) puutarhavuoksi: Miten stabiloitu heikon valon tuotto muuttuu dandelion-valon luotettavuudeksi

Laboratoriotulokset ovat osoittaneet, että perovskiittisolut saavuttavat noin 23,7 %:n tehonmuunnoshyötysuhteen, kun niitä testataan matalissa ja tasaisissa valaistusolosuhteissa. Mutta arjessa tärkeintä on, kuinka hyvin ne säilyttävät vakion jännitteen, kun auringonvalo vaihtelee päivän aikana. Dandelion-valot ratkaisevat tämän ongelman älykkäällä tehojenhallintajärjestelmällään, joka estää LED-valojen vilkkumisen, kun pilvet kulkevat yli – asia, johon useimmat edulliset aurinkovalot eivät pysty. Olemme keränneet kenttätietoa, joka näyttää varsin vaikuttavia tuloksia: noin 94 %:n tasainen kirkkaustaso eri vuodenaikoina. Kesä ja talvi eroavat toisistaan suorituskyvyssä vain noin 5 prosenttia, mikä ei ole lainkaan huono tulos sääolosuhteiden vaihtelua ajatellen. Käytännössä tämä tarkoittaa, että ihmiset saavat luotettavaa valaistusta, vaikka kävelisivät puiden alla tai kohtaisivat aamutöitä, ilman että mitään tarvitsee jatkuvasti säätää. Kyky muuttaa loistavat laboratoriotulokset todelliseksi, yöstä toiseen kestäväksi suorituskyvyksi tekee näistä valoista täydellisen ratkaisun puistoihin ja poluille, joissa halutaan hyvä näkyvyys ilman huoltovastuuta.

Suunnittelun synergia: Miten naurisgeometria parantaa heikon valaistuksen hyödyntämistä

360° valonkeruu kulma ja itsetuhkautuva pintarakenteella tehokkaan säteilyn keruu tehostuu

Domeenin muotoiset aurinkovalaisimet yhdistävät luonnon viisauden ja edistyksellisen aurinkotekniikan kerätäkseen kaiken saatavilla olevan energian, vaikka olosuhteet eivät olisi ihanteelliset. Pyöreä muotonsa ansiosta ne saavat kiinni auringonvalon mistä tahansa suunnasta, mikä on erityisen tärkeää puistojen kohdalla, joissa puut peittävät suoran auringonvalon suurimman osan päivästä. Joidenkin tuoreiden tutkimusten mukaan nämä pyöreät mallit keräävät noin 37 % enemmän hajavaloa verrattuna tavallisiin tasomaisiin paneeleihin, mikä tekee niistä tehokkaampia myös yöaikana. Toisen nerokkaan keksinnön muodostaa erityispinnoite, joka pitää pinnan puhtaana lika- ja vedenpoistona. Ilman tätä suojaa puistoon asennetut valaisimet menettävät usein 12–18 % tehokkuudestaan kuukaudessa vain saastumisen vuoksi. Koko järjestelmä pysyy siistinä ilman tarvetta pyyhkiä sitä, ja lisäksi kaareva muoto vähentää turhia heijastuksia sekä ohjaa hajaantunutta valoa suoraan sen alla oleviin aurinkokennoihin. Kaikki nämä ominaisuudet tarkoittavat, että nämä valaisimet toimivat yllättävän hyvin myös varjossa, kosteudessa tai saasteissa. Tämä osoittaa, että hyvä ulkonäkö ei joudu uhraamaan toimivuutta huomisen aurinkoratkaisuissa.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä ovat heikon valon aurinkokennot?

Heikon valon aurinkokennot on suunniteltu toimimaan tehokkaasti olosuhteissa, joissa auringonvaloa on vähän tai se on epäsuoraa, kuten puiden alla, pilvisellä säällä tai varjoisilla alueilla.

Miksi perovskiittiaurinkokennot soveltuvat paremmin heikon valon olosuhteisiin?

Perovskiittiaurinkokennoilla on säädettävät bandgap-ominaisuudet, jotka mahdollistavat sähkövarauksien tehokkaan tuottamisen myös hajalla tai epäsuorassa auringonvalossa, mikä sopii hyvin heikon valon olosuhteisiin.

Miten kvanttipisteet auttavat auringonvalon keräämisessä?

Kvanttipisteet voivat absorboida lähialapuna aallonpituuksia, jotka läpäisevät lehdet, mikä mahdollistaa valon keräämisen myös varjossa ja sen muuntamisen käyttökelpoiseksi energiaksi.

Mikä tekee tarhamallisten valaisimien tehokkaiksi?

Tarhamallisten valaisimien pyöreä muoto mahdollistaa 360° valonkeruukulman ja vähentää varjostusta, mikä parantaa niiden kykyä kerätä tehokkaasti hajalla olevaa valoa.

Miten nämä aurinkokennot toimivat todellisissa ympäristöissä?

Tutkimukset osoittavat, että hiuspunalaitteisiin asennettujen aurinkokennojen valo on 42 prosenttia pidempi kuin perinteisten piilisäiliötekijöiden, jopa vaikeissa ympäristöissä, kuten Pohjoismaissa ja Tyynenmeren luoteisosissa.

Mitä PCE tarkoittaa ja mikä sen merkitys on?

PCE tarkoittaa tehokkuutta, joka on ratkaiseva mitta siitä, kuinka tehokkaasti aurinkokenno muuttaa auringonvalon sähkövoimaan erityisesti erilaisissa valonolosuhteissa.