النوافذ الزجاجية الشمسية هي نوع من تقنية BIPV (الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني). يقومون بدمج الخلايا الشمسية في الألواح الزجاجية للمباني. يتم دمج النوافذ الزجاجية الشمسية في نوافذ المباني. وعلى عكس الألواح الشمسية التقليدية على السطح، فإنها تولد الكهرباء مع السماح بدخول الضوء الطبيعي. هذه الوظيفة المزدوجة تجعلها خيارًا رائعًا للهندسة المعمارية المستدامة، فهي فعالة وجذابة.
مبدأ عمل النوافذ الزجاجية الشمسية
تعمل النوافذ الزجاجية الشمسية مثل الألواح الشمسية التقليدية. تلتقط الخلايا الكهروضوئية ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء من خلال التأثير الكهروضوئي. تم تصميم النوافذ الزجاجية الشمسية للسماح بمرور الضوء، لذلك غالبًا ما يتم تحسين الخلايا الشمسية لتوليد الطاقة والشفافية.
يقوم المصنعون بتضمين الخلايا الشمسية داخل الزجاج نفسه، والتي عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون أو البيروفسكايت أو تيلوريد الكادميوم (CdTe). عندما تضرب أشعة الشمس المادة الكهروضوئية، فإنها تثير الإلكترونات، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي. يمكن تخزين هذا التيار في بطارية أو استخدامه مباشرة بواسطة الأنظمة الكهربائية.
قراءة متعمقة: أفضل 10 شركات مصنعة لأنظمة BIPV في عام 2024: رؤى وتصنيفات محدثة
تستطيع النوافذ الزجاجية الشمسية الحديثة نقل ما يصل إلى 60% من الضوء أثناء توليد الكهرباء. وهذا يجعلها حلاً عمليًا للمباني التجارية والسكنية الكبيرة، حيث يعد الحفاظ على الضوء الطبيعي أمرًا ضروريًا.
بنية النوافذ الزجاجية الكهروضوئية المصنوعة من مادة تيلوريد الكادميوم (CdTe)
تلوريد الكادميوم (CdTe) تعتبر مادة رائدة في الخلايا الشمسية في نوافذ الزجاج الشمسي. وهي فعالة ومنخفضة التكلفة. يتكون هيكل نافذة الزجاج الشمسي CdTe عادةً من عدة طبقات:
- الركيزة الزجاج:الطبقة الخارجية المصنوعة من زجاج مقسّى عالي الجودة تسمح بمرور الضوء. هذه الطبقة متينة وتتحمل الرياح والأمطار وتغيرات درجات الحرارة.
- طبقة موصلة شفافة:تستخدم مادة رقيقة وشفافة (غالبًا أكسيد القصدير أو أكسيد الإنديوم) كقطب كهربائي. وهي تجمع وتنقل التيار من المادة الكهروضوئية.
- طبقة الكادميوم والتيولويد:الطبقة النشطة التي يحدث فيها التأثير الكهروضوئي. يتم ترسيب تيلورايد الكادميوم على ركيزة الزجاج باستخدام تقنية الأغشية الرقيقة. تمتص هذه الطبقة ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء.
- القطب الخلفي:تقوم هذه الطبقة بجمع التيار وإرساله إلى الدائرة.
يتيح هذا التصميم بقاء النافذة صافية مع الاستفادة بكفاءة من الطاقة الشمسية. تعتبر مادة CdTe مناسبة بشكل خاص للمناطق الحضرية ذات أشعة الشمس المباشرة الأقل نظرًا لكفاءتها العالية في تحويل الطاقة، حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة.
فوائد النوافذ الزجاجية الشمسية
كفاءة إستهلاك الطاقة
تحول النوافذ الزجاجية الشمسية ضوء الشمس إلى كهرباء، مما يوفر طاقة متجددة للمبنى. واعتمادًا على تصميمها وموقعها، يمكن لهذه النوافذ تلبية جزء كبير من احتياجات المبنى من الطاقة. ومن خلال دمج تكنولوجيا الطاقة الشمسية في الهيكل، فإنها تلغي الحاجة إلى مساحة إضافية للألواح الشمسية.
الاستئناف الجمالي
على عكس الألواح الشمسية الضخمة، فإن النوافذ الزجاجية الشمسية أنيقة وعصرية. فهي تعزز مظهر المبنى ويمكن دمجها في الواجهات أو الأسطح أو النوافذ دون المساس بالتصميم.
الاستدامة
تقلل النوافذ الزجاجية الشمسية من البصمة الكربونية للمباني من خلال إنتاج طاقة نظيفة ومتجددة. وهي تشكل حجر الأساس للهندسة المعمارية المستدامة، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة.
الطبيعية الخفيفة
تتمثل الميزة الرئيسية لنوافذ الزجاج الشمسي في قدرتها على نقل الضوء الطبيعي مع توليد الكهرباء. من خلال السماح بمرور ما يصل إلى 60% من الضوء، فإنها توفر قدرًا كبيرًا من ضوء النهار، مما يقلل الحاجة إلى الإضاءة الاصطناعية ويحسن البيئة الداخلية.
كفاءة المساحة
كجزء من هيكل المبنى، لا تتطلب نوافذ الزجاج الشمسي أي مساحة إضافية للتركيب. وهي مثالية للمناطق الحضرية ذات المساحة المحدودة، مثل ناطحات السحاب والمجمعات التجارية.
المتانة
تتميز نوافذ الزجاج الشمسي CdTe بمتانتها العالية، حيث يبلغ عمرها الافتراضي من 25 إلى 30 عامًا. وتقاوم المواد المستخدمة فيها العوامل الجوية والتدهور، مما يضمن توليد الطاقة بشكل مستمر على مدى عقود من الزمن.
تمثل النوافذ الزجاجية الشمسية طفرة في مجال الطاقة المتجددة وتصميم المباني الخضراء. من خلال دمج تكنولوجيا الطاقة الشمسية في النوافذ، فإنها تولد طاقة نظيفة مع الحفاظ على الضوء الطبيعي والسلامة الجمالية. مع القدرة على نقل ما يصل إلى 60٪ من الضوء وإنتاج الكهرباء، فهي مثالية للمباني السكنية والتجارية.
مع تقدم التكنولوجيا، من المتوقع أن تصبح نوافذ الزجاج الشمسي أكثر فعالية وبأسعار معقولة. ومن المتوقع أن تلعب دورًا حيويًا في إنشاء مدن أكثر خضرة واستدامة، وتعزيز أنظمة الطاقة الشمسية والتصميم المعماري على حد سواء. ويوفر هذا الابتكار مستقبلاً أنظف وأكثر إشراقًا وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
لمزيد من المعلومات حول نوافذ الزجاج الشمسي المبتكرة وحلول BIPV المتطورة، تفضل بزيارة صفحتنا على شركة HIITIO BIPV المصنعة لاستكشاف كيف يمكننا تحويل المبنى الخاص بك إلى محطة طاقة مستدامة.
