• Energy Research

The performance of photovoltaic (PV) solar cells is influenced by solar irradiance as well as temperature. Particularly, the average photon energy of the solar spectrum is different for low and high light intensity, which influences the photocurrent generation by the PV cells. Even if the irradiance level and the operating temperature remain constant, the efficiency will still depend on the technological parameters of the PV cell, which in turn depends on the used PV material’s absorption quality and the spectral responsivity and cell structure. This study is devoted to the review of different commercially available technologies of PV cells include crystalline silicon (c-Si), polycrystalline silicon (pc-Si), cadmium telluride (CdTe), and copper indium gallium selenide (CIGS). We tried to correlate the spectral response or the photocurrent of different PV cells with the variations of the solar spectrum, environmental conditions, and the material properties and construction of PV cells.

La demande sans cesse croissante d'amélioration de l'efficacité énergétique dans les bâtiments a stimulé un flux de recherche axé sur des solutions énergétiques innovantes de rénovation. Les composants en verre revêtu de type stratifié à faible émissivité (Low-E) peuvent être utilisés dans les systèmes de fenêtres de rattrapage pour améliorer les économies d'énergie fournies par les propriétés isolantes des stratifiés de verre contenant ces revêtements de type miroir thermique. En particulier, les revêtements à faible émissivité à double argent conçus sur mesure intégrés dans la structure stratifiée (directement en face des couches intermédiaires de polymère pendant et après la stratification) présentent un intérêt en raison de leur protection contre l'exposition environnementale, ce qui facilite le transport des composants, le stockage et la mise à niveau des fenêtres. Dans cette étude, nous fournissons quelques détails sur la conception de plusieurs revêtements à faible émissivité de contrôle solaire de type réflecteur de haute stabilité environnementale et démontrons la faisabilité de leur fabrication sur des substrats en verre de 3 mm d'épaisseur, suivie de la stratification. Nous décrivons les propriétés optiques des composants structuraux en verre feuilleté qui pourraient être utiles pour la modernisation d'applications de fenêtres dans les bâtiments neufs et existants. Plusieurs revêtements en couches minces de type low-E sont déposés en utilisant la technique de pulvérisation par magnétron RF, puis soumis à une stratification en utilisant des matériaux époxy transparents et PVB, à protéger par une couche de couverture en verre transparent. Les caractéristiques de performance optique de ces revêtements (mesurées avant et après lamination) permettent d'élucider les effets de ces matériaux de lamination et de l'épaisseur du verre de couverture sur les propriétés optiques finales (conduisant à une légère réduction de la transmission optique dans le domaine spectral visible, d'environ 8–10 % tout en conservant une faible émissivité thermique dans le domaine spectral infrarouge). Les résultats de cette recherche, s'ils étaient industrialisés, pourraient contribuer de manière significative au développement de composants et de pratiques de construction durables et à la réduction de la consommation d'énergie du bâtiment en permettant des opérations de rénovation de fenêtres à des coûts potentiellement réduits. La creciente demanda de una mayor eficiencia energética en los edificios ha estimulado una corriente de investigación centrada en soluciones energéticas innovadoras. Los componentes de vidrio recubierto de tipo laminado de baja emisividad (Low-E) se pueden utilizar en la modernización de sistemas de ventanas para mejorar el ahorro de energía proporcionado por las propiedades aislantes de los laminados de vidrio que contienen estos recubrimientos de tipo espejo térmico. En particular, los recubrimientos de baja emisividad de doble plata diseñados a medida integrados en la estructura laminada (directamente orientados hacia las capas intermedias de polímero durante y después de la laminación) son de interés debido a que están protegidos de la exposición ambiental, lo que permite un fácil transporte de componentes, almacenamiento y reacondicionamiento de ventanas. En este estudio, proporcionamos algunos detalles sobre el diseño de varios recubrimientos de baja emisividad de control solar tipo reflector de alta estabilidad ambiental y demostramos la viabilidad de su fabricación sobre sustratos de vidrio de 3 mm de espesor, seguido de la laminación. Describimos las propiedades ópticas de los componentes de vidrio estructural laminado de utilidad potencial para la modernización de aplicaciones de ventanas en edificios nuevos y existentes. Varios recubrimientos de película delgada de tipo de baja emisividad se depositan mediante el uso de la técnica de pulverización catódica por magnetrón de RF y luego se someten a laminación mediante el uso de materiales epoxi y PVB transparentes, para ser protegidos por una capa de cubierta de vidrio transparente. Las características de rendimiento óptico de estos recubrimientos (medidas antes y después de la laminación) aclaran los efectos que estos materiales de laminación y el espesor del vidrio de cobertura tienen sobre las propiedades ópticas finales (lo que lleva a una ligera reducción en la transmisión óptica en el rango espectral visible, en alrededor del 8–10 %, al tiempo que conserva una baja emisividad térmica en todo el rango espectral infrarrojo). Los resultados de esta investigación, si se industrializan, podrían contribuir significativamente al desarrollo de componentes y prácticas de construcción sostenibles, y a lograr una reducción en el consumo de energía del edificio al permitir operaciones de modernización de ventanas a costos potencialmente reducidos. The ever-growing demand for improved energy efficiency in buildings has stimulated a stream of research focused on innovative retrofit energy solutions. Laminated low emissivity (Low-E) type coated glass components can be used in retrofitting window systems for enhancing energy savings provided by the insulating properties of glass laminates containing these heat-mirror-type coatings. In particular, custom-designed double-silver low-E coatings embedded into the laminate structure (directly facing the polymer interlayers during and after the lamination) are of interest due to being protected from environmental exposure, enabling easy component transportation, storage, and window retrofits. In this study, we provide some details on the design of several reflector-type solar control low-E coatings of high environmental stability and demonstrate the feasibility of their fabrication on 3 mm thick glass substrates, followed by the lamination. We describe the optical properties of laminated structural glass components of potential usefulness for retrofitting window applications in new and existing buildings. Several thin-film coatings of a low-E type are deposited by using the RF magnetron sputtering technique and then subjected to lamination by using transparent epoxy and PVB materials, to be protected by a clear glass cover layer. The optical performance characteristics of these coatings (measured before and after lamination) elucidate the effects these lamination materials and cover glass thickness have on the final optical properties (leading to a slight reduction in the optical transmission in the visible spectral range, by around 8–10 % while retaining low thermal emissivity across the infrared spectral range). The outcomes of this research, if industrialized could contribute significantly to the development of sustainable building components and practices, and to acheiving a reduction in building energy consumption by way of enabling window retrofit operations at potentially reduced costs. أدى الطلب المتزايد باستمرار على تحسين كفاءة الطاقة في المباني إلى تحفيز مجموعة من الأبحاث التي تركز على حلول الطاقة التحديثية المبتكرة. يمكن استخدام مكونات الزجاج المطلي من النوع منخفض الانبعاثات (Low - E) في تحديث أنظمة النوافذ لتعزيز توفير الطاقة التي توفرها الخصائص العازلة للصفائح الزجاجية التي تحتوي على هذه الطلاءات من نوع المرآة الحرارية. على وجه الخصوص، تعتبر الطلاءات ثنائية الفضة منخفضة E المصممة خصيصًا والمضمنة في الهيكل الرقائقي (التي تواجه مباشرة طبقات البوليمر البينية أثناء التصفيح وبعده) ذات أهمية بسبب حمايتها من التعرض البيئي، مما يتيح سهولة نقل المكونات وتخزينها وتعديل النوافذ. في هذه الدراسة، نقدم بعض التفاصيل حول تصميم العديد من الطلاءات منخفضة E للتحكم في الطاقة الشمسية من نوع العاكس ذات الاستقرار البيئي العالي ونوضح جدوى تصنيعها على ركائز زجاجية بسماكة 3 مم، يليها التصفيح. وصفنا الخصائص البصرية للمكونات الزجاجية الهيكلية المغلفة ذات الفائدة المحتملة لتعديل تطبيقات النوافذ في المباني الجديدة والقائمة. يتم ترسيب العديد من الطلاءات ذات الأغشية الرقيقة من النوع المنخفض E باستخدام تقنية رش المغنطرون RF ثم إخضاعها للتصفيح باستخدام مواد الإيبوكسي و PVB الشفافة، لتكون محمية بطبقة غطاء زجاجي شفاف. توضح خصائص الأداء البصري لهذه الطلاءات (المقاسة قبل التصفيح وبعده) تأثيرات مواد التصفيح هذه وسماكة الزجاج المغطاة على الخصائص البصرية النهائية (مما يؤدي إلى انخفاض طفيف في الإرسال البصري في النطاق الطيفي المرئي، بحوالي 8–10 ٪ مع الاحتفاظ بالانبعاث الحراري المنخفض عبر النطاق الطيفي للأشعة تحت الحمراء). يمكن أن تساهم نتائج هذا البحث، إذا تم تصنيعها، بشكل كبير في تطوير مكونات وممارسات البناء المستدامة، وتحقيق انخفاض في استهلاك الطاقة في المبنى عن طريق تمكين عمليات تحديث النوافذ بتكاليف مخفضة محتملة.