Energia słoneczna dla zabudowy Finansowani przez UE naukowcy przeprowadzili pionierskie badanie i stworzyli prototyp luminescencyjnego koncentratora słonecznego (LSC), wykorzystując do tego celu tanie materiały pochłaniające rozproszone światło słoneczne, umożliwiające produkcję taniej elektryczności nawet w pochmurne dni. Technologia ta daje również możliwość przekształcenia okien w panele słoneczne. Może być też użyta w przenośnych źródłach energii, wystarczających do zasilania telefonów komórkowych i komputerów. Energia © Thinkstock Wykorzystanie promieniowania słonecznego do wytwarzania elektryczności to wyjątkowo zrównoważony sposób na pozyskiwanie energii. Technologia, która skupia energię słoneczną, może znacznie zwiększyć efektywność tego procesu. LSC mogą przyczynić się do znacznego obniżenia kosztów w porównaniu do krzemowych urządzeń o dużej powierzchni, a ponadto zapewniają korzyść w postaci absorpcji zarówno bezpośredniego, jak i rozproszonego promieniowania słonecznego, dzięki czemu śledzenie Słońca nie jest konieczne. Jednakże niska wydajność LSC stanowi przeszkodę na drodze do jej komercjalizacji. Naukowcy zainicjowali projekt SOLAR-PLUS (Maximizing the efficiency of luminescent solar concentrators by implanting resonant plasmonic nanostructures (SOLAR-PLUS)), aby rozwiązać ten problem poprzez połączenie działalności teoretycznej i eksperymentalnej oraz modelowania. Jednym z wyników projektu było stworzenie LSC wykorzystującego krzemionkę do pochłaniania promieniowania słonecznego a następnie fluorescencji, co tworzy poblask kierujący się do ogniw słonecznych. Naukowcy zanurzyli w cienkiej warstwie fluoroforowej nanocząsteczki metaliczne, aby wytworzyć powierzchniowy rezonans plazmonowy, a co za tym idzie zwiększyć skuteczność konwersji energii LSC, która obecnie nie przekracza 8%. Zespól wymyślił pierwszą eksperymentalną metodę równoczesnego określania wydajności optycznej i mechanizmów utraty LSC, takich jak straty wynikające z ponownego pochłaniania, straty stożka ucieczki oraz straty użytku kwantowego. Ponadto zaprojektowano model hybrydowy, który łączy nanoskalowe metody symulacji z metodą Monte Carlo, umożliwiając w związku z tym symulację wielkoskalowych LSC zawierających nanostruktury. Wyniki pokazały, że pochłanianie metaliczne powoduje znaczne straty optyczne, które ograniczają stosowalność plazmonowych LSC. Inne działania symulacyjne objęły dokładne opisywanie szeregów i połączeń fluoroforowych, oraz mechanizmu transferu energii w wyniku rezonansu Förstera (FRET). Szeregi homeotropowe zwiększyły skuteczność pułapkowania światła. Podczas gdy włączony między fluorofory indukowany FRET umożliwia pominięcie zredukowanego pochłaniania takiego szeregu. Wyniki pokazały, że zarówno szeregi fluoroforowe, jak i FRET wzmagają skuteczność konwersji LSC. Jako dowód poprawności proponowanej koncepcji, naukowcy stworzyli LSC z kropkami kwantowymi połączonymi z molekułami pigmentu organicznego, dowodząc że kropki kwantowe charakteryzują się dużym uzyskiem kwantowym związanym z wysoką skutecznością mechanizmu FRET. Optymalizacja wydajności konwersji energii przy jednoczesnej redukcji kosztów LSC zachęci do upowszechnienia na dużą skalę i pomoże UE zmniejszyć zależność od paliw kopalnych. Stworzony w ramach projektu SOLAR-PLUS elastyczny prototyp LSC może wskazać drogę integracji LSC z zabudową. Słowa kluczowe Energia słoneczna, luminescencyjny koncentrator słoneczny, SOLAR-PLUS, plazmoniczny, nanocząsteczki metaliczne
