De magie van multifunctionele fotovoltaïsche ramen

Nieuws - 25 juni 2019 - Communication

Yuan Gao heeft twee gloednieuwe benaderingen ontwikkeld om multifunctionele fotovoltaïsche (PV) ramen naar het volgende niveau te brengen. Deze innovatieve ramen kunnen niet alleen zonne-energie omzetten in elektriciteit en daarmee de lokaal benodigde energie in gebouwen aandrijven, maar ze kunnen ook het interieur van het gebouw manipuleren op het gebied van daglicht, koeling en zonwering. Deze aanpak is gebaseerd op het gebruik van ondoorzichtige PV-schaduwelementen en op semi-transparante PV (STPV) beglazingsramen in combinatie met een polymeerdispersie van vloeibare kristallen (PDLC) folie.

De magische hoek

Wereldwijd wordt meer dan een derde van het energieverbruik toegeschreven aan de bouwsector. Omdat moderne gebouwen steeds meer beglazingsoppervlak hebben, komt er veel zonne-energie op het raamoppervlak van hoge gebouwen terecht. Deze zonne-energie kan worden gebruikt voor de opwekking van elektriciteit en voor de energievoorziening in gebouwen. De huidige multifunctionele PV-binnenzonweringselementen in het interieur hebben bij het gebruik van conventionele zonweringssystemen te kampen met gedeeltelijke zonwering. Yuan heeft dit probleem opgelost door nieuwe zonwerende methoden te introduceren en de elementen onder een magische kantelhoek te houden. Deze hoek is afhankelijk van de stand van de zon. De geoptimaliseerde zon-tracking methode zorgt ervoor dat -naast de maximale elektriciteitsopwekking- de energieprestatie in balans komt met het verbruik van het gebouw in termen van kunstlicht, verwarming en koeling.

Afstembare zelf-aangedreven dunne-filmstapels

In de tweede benadering heeft Yuan elementen ontwikkeld gebaseerd op dunne-film die niet alleen zonne-energie kunnen oogsten, maar ook kunnen schakelen tussen een semi-transparante en een matte toestand. Yuan heeft semi-transparante amorfe silicium zonnecellen ontworpen en ontwikkeld  die voldoende elektriciteit leveren om een Polymeer Dispersed Liquid Crystal (PDLC)-film aan te drijven die aan het volledige oppervlak van de cel is bevestigd. De PDLC-film kan in een seconde overschakelen van ondoorzichtigheid naar transparantie door het toepassen van spanning op de door de cel gegenereerde film. Met deze combinatie kan de hoeveelheid zonlicht in het interieur worden geregeld zonder extra elektriciteit vanuit het elektriciteitsnet te verbruiken.

Meer dan gebouwen

Naast bouwtoepassingen kunnen deze PV-ramen worden gebruikt in elke toepassing die lichttransmissie en stroomvoorziening vereist zoals elektrische voertuigen, vliegtuigen, billboards en zelfs mobiele telefoons. De toepassing van PV-ramen kunnen ver gestrekt zijn.

Yuan Gao is gepromoveerd aan de faculteit EWI, onder leiding van Prof. Miro Zeman, Prof. Kouchi Zhang en Dr. Olindo Isabella.

/* */