Aké sú najnovšie pokroky v oblasti solárnych článkov pre nízke osvetlenie používaných vo svetelných zariadeniach pre záhrady púpav?

Prečo sú solárne články pre slabé osvetlenie kľúčové pre svetlá z motýľej nádoby

Záhradné osvetlenie pre púpavy musí čeliť dosť náročným environmentálnym podmienkam, ktoré vyžadujú špeciálne riešenia solárnej technológie. Väčšina z nich je inštalovaná na miestach, kde aj tak svetla chudobuje, napríklad pod stromami alebo v tienistých kútoch záhrad, obzvlášť na severe, kde je nedostatok denného svetla. Bežné kremíkové solárne články v takýchto podmienkach len zriedka fungujú dobre. Keď sa objavia oblaky alebo keď svetlo nie je priame, účinnosť štandardných solárnych panelov klesne približne o polovicu, niekedy ešte viac. A ak nemôžu plne nabiť batérie, používatelia sa môžu stretnúť s tým, že osvetlenie príliš skoro bliká a zhasne počas dlhých zimných nocí alebo zamračeného jarnejho počasia.

Parietinové svetlá s ich okrúhlymi tvarmi v skutočnosti znesľahčujú zhromažďovanie energie. Oblúky majú tendenciu vrhajúť tieň na seba, takže prijímajú približne o 30 % menej svetla ako bežné rovné panely. Keď neexistujú špeciálne solárne články určené pre slabé osvetlenie, pekné oblúky sa len stanú problémom namiesto výhody. Pre ďalšiu generáciu týchto záhradných svetiel musia výrobcovia zamerať pozornosť na ich funkčnosť pri slabom svetle pod úrovňou 100 luxov, čo sa deje, keď stromy blokujú väčšinu denného svetla alebo počas večerných hodín. Niektoré novšie solárne články dokážu dosiahnuť účinnosť približne 12 až 15 % aj za takýchto stmelených podmienok, zatiaľ čo bežné kremíkové články prakticky prestanú fungovať pri 5 až 7 %. To znamená, že svetlá spoľahlivo svietia celú noc, čím sa menia zo samotných ozdobných prvkov pre jar na niečo, na čo sa môžu ľudia spoľahnúť po celý rok v rôznych častiach svojich záhrad.

Inovácie perovskitových a kvantových bodov, ktoré zvyšujú účinnosť pri slabom osvetlení

Perovskitové materiály s ladeným zakázaným pásom pre optimálny výkon za rozptýleného svetla a pri osvetlení pod 100 luxami

Dôvod, prečo perovskitové solárne články tak dobre fungujú pri slabom osvetlení, súvisí s tým, ako upravujeme ich vlastnosti zakázaného pásma. Keď výrobcovia zmenia chemické zloženie týchto materiálov, dokážu efektívnejšie generovať elektrické náboje aj vtedy, keď je svetlo rozptýlené a nie priame – napríklad ráno, neskoro odpoledne alebo v oblačných dňoch. Testy ukazujú, že perovskitové články dokážu zachytiť približne o 35–40 % viac svetelných častíc v porovnaní s bežnými kremíkovými panelmi, keď je k dispozícii menej ako 100 luxov, čo ich robí ideálnymi pre záhradné osvetlenie, ktoré musí správne fungovať aj pri čiastočnom zatienení alebo počas zimných mesiacov. To, čo ich odlišuje od konvenčných solárnych technológií, je schopnosť stále produkovať energiu rovnomerne, aj keď sa úrovne osvetlenia rýchlo menia – čo sa v záhradách deje bežne, keď stromy vrhajú pohybujúce sa tieňe a oblaky sa počas dňa objavujú a zmiznú

Kvantové body citlivé na NIR rozširujú spektrálne absorbovanie do zatienených, listiami filtrovaných prostredí

Technológia kvantových bodov otvára nové možnosti pre zachytávanie svetla, pretože dokáže využiť vlnové dĺžky blízkeho infračerveného žiarenia, ktoré prenikajú cez listy a zostávajú ho dostatok aj v tieni. Keď sú tieto špeciálne kvantové body integrované do týchto svietidiel v tvare púpavy, premieňajú nepoužité tepelné žiarenie na skutočnú energiu, čo znamená, že osvetlenie môže podľa najnovších terénnych testov pokračovať približne o 2 hodiny a 18 minút dlhšie. To znamená veľký rozdiel pre záhradné svetlá umiestnené pod veľkými stromami alebo pergolami, kde bežné solárne panely prestanú pracovať približne štyri hodiny po západe slnka. Skutočná magia nastáva, keď tieto malé častice využívajú svetlo, ktoré ani nevidíme, takže nabíjanie zostáva stabilné aj v prípade, že je všade tieň.

Výkon v reálnych podmienkach: predĺženie prevádzkového času a overenie v teréne

Testovania v severských oblastiach a na severe Pacifického severozápadu: o 42 % dlhšie nočné osvetlenie oproti svetlám so silikonovými článkami

Výskum uskutočnený v severských krajinách a častiach Tichomorskej severozápadnej oblasti, kde je zvyčajne každý deň len približne 3,5 hodiny vrcholného slnečného svetla, ukazuje, ako tieto nové solárne články pre nízke osvetlenie skutočne pracujú mimo laboratórnych podmienok. Počas testovania nepretržite po dobu dvanástich mesiacov svietili tieto malé svetlá tvaru púpavy s panelmi vyrobenými z perovskitových materiálov a kvantových bodov takmer o polovicu dlhšie ako bežné verzie s klasickými kremíkovými panelmi. To znamená, že dokážu svietiť celú noc aj počas tých tmavých zimných dní, keď prirodzené svetlo dosahuje po väčšinu dňa len približne 100 luxov. Prečo sa to deje? Nuž, tieto vylepšené panely zachytia viac zo dostupného spektra svetla, takže lepšie fungujú aj pod oblakmi a dokonca využívajú odrazy od povrchov. Otestovali sme ich tiež pozdĺž pobrežia Oregonu a po celom roku vystavenia slanému vzduchu a vlhkému počasiu stále vyprodukovali rovnaké množstvo energie ako v čase prvého inštalovania.

Z laboratórneho PCE (23,7 %) po výnos v záhrade: Ako sa stabilizovaný výkon pri slabom osvetlení prejavuje v spoľahlivosti dandelion light

Výsledky laboratórnych testov ukázali, že tieto perovskitové články dosahujú približne 23,7 % účinnosť premeny energie pri testovaní za rovnomerných a slabých svetelných podmienok. Avšak pre každodenné použitie je rozhodujúce, ako dobre udržiavajú stabilné napätie pri meniacom sa slnečnom svetle počas dňa. Dandelion svetlá tento problém riešia prostredníctvom inteligentného systému riadenia výkonu, ktorý zabraňuje blikaniu LED diód, keď prejde oblak – niečo, s čím väčšina lacných solárnych svetiel nemôže vôbec pracovať. Zhromaždili sme aj terénne údaje, ktoré ukazujú celkom pôsobivé výsledky – približne 94 % konzistentnej jasnosti počas rôznych ročných období. Rozdiel medzi letom a zimou predstavuje len približne 5 %, čo vôbec nie je zlé, ak zohľadníme poveternostné výkyvy. Z praktického hľadiska to znamená, že ľudia majú spoľahlivé osvetlenie aj pri chôdzi pod stromami alebo pri ránojšej hmle, a to bez nutnosti neustáleho nastavovania. Schopnosť previesť tie vynikajúce laboratórne hodnoty na skutočný výkon noc za nocou robí tieto svetlá ideálnymi pre záhrady a chodníky, kde ľudia chcú mať dobrú viditeľnosť bez starostí o údržbu.

Synergia dizajnu: Ako geometria púpavy zvyšuje využitie svetla za slabého osvetlenia

360° uhol zachytávania svetla a samočistiaca štruktúra povrchu zvyšujúca efektívne zachytenie žiarenia

Slnečné svetlá v tvare púpav spájajú prírodnú múdrosť s najmodernejšími slnečnými technológiami, aby využili každý dostupný zdroj energie, aj keď podmienky nie sú ideálne. Ich zaoblený tvar im umožňuje zachytiť slnečné svetlo zo všetkých smerov, čo je dôležité najmä v záhradách, kde stromy väčšinu dňa blokujú priamy slnečný žiar. Nedávne výskumy naznačujú, že tieto okrúhle konštrukcie dokážu zachytiť približne o 37 % viac rozptýleného svetla v porovnaní s bežnými plochými panelmi, čo znamená lepší výkon aj v noci. Ďalším šikovným riešením je špeciálna povrchová úprava, ktorá odoláva nečistotám a vode. Bez tejto ochrany by inštalácie v záhradách každý mesiac stratili efektivitu o 12 až 18 % len kvôli hromadeniu nečistôt. Celý systém tak zostáva čistý bez potreby čistenia ručne, pričom zaoblený tvar navyše zníži straty odrazom a smeruje rozptýlené svetlo priamo k fotovoltickým článkom pod povrchom. Všetky tieto vlastnosti znamenajú, že tieto svetlá prekvapivo dobre fungujú aj v tieňoch, pri vlhkosti alebo znečistení. Dokazuje to, že dobrý vzhľad nemusí ísť na úkor skutočnej funkčnosti pri budúcich slnečných riešeniach.

Často kladené otázky

Čo sú slnečné články s nízkym osvetlením?

Solárne články s nízkym osvetlením sú navrhnuté tak, aby fungovali efektívne v podmienkach, keď je slnečné svetlo minimálne alebo nepriame, napríklad pod stromami, počas oblačného počasia alebo v tieni.

Prečo sú perovskitové solárne články lepšie pri slabom svetle?

Perovskitové solárne články majú nastaviteľné vlastnosti pásma, ktoré im umožňujú efektívne generovať elektrické náboje aj pri rozptýlenom alebo nepriamom slnečnom svetle, čo je vhodné pri slabom osvetlení.

Ako kvantové bodky pomáhajú pri zbere slnečného svetla?

Kvantové bodky môžu absorbovať infračervené vlnové dĺžky, ktoré prenikajú listami, čo im umožňuje využívať svetlo aj v tieni a premieňať ho na použiteľnú energiu.

Prečo sú záhradné svetlá vo forme smečky účinné?

Okrúhlý tvar lampiek na pečenok umožňuje 360° uhol zachytávania svetla a znižuje steny, čím sa zvyšuje ich schopnosť efektívne zhromažďovať rozptýlené svetlo.

Ako tieto solárne články fungujú v reálnom prostredí?

Štúdie ukazujú, že solárne články so slabým osvetlením nainštalované v lampoch na smečky dosiahnu 42% dlhšie osvetlenie v porovnaní s tradičnými svetlami na báze kremíka, dokonca aj v náročných prostrediach ako sú severské krajiny a severozápadný Tichomorský región.

Čo znamená PCE a aký je jeho význam?

PCE znamená účinnosť konverzie energie, čo je kľúčová miera toho, ako efektívne slnečná bunka premieňa slnečné svetlo na elektrickú energiu, najmä za rôznych svetelných podmienok.