Znane są różne metody chłodzenia wykorzystujące procesy termodynamiczne, zjawiska termoelektryczne i magnetoelektryczne. W artykule przedstawiono możliwości chłodzenia materii poprzez fluorescencję antystokesowską materiału luminezującego oświetlanego światłem laserowym o określonej długości fali. Materiałami szczególnie korzystnymi są szkła domieszkowane metalami ziem rzadkich n.p. szkło typu ZBLAN, zawierające iterb. Układy takie o niewielkich wymiarach są przeznaczone do chłodzenia elementów elektronicznych na satelitach czy w rakietach do temperatur rzędu 150K.
EN
Various cooling methods using thermodynamic processes, thermoelectric and magnetoelectric phenomena are known. The article presents the possibilities of matter cooling by anti-Stokes fluorescence of luminescence material illuminated with laser light of a certain wavelength. Especially preferred materials are glass doped with rare earth metals n.p. ZBLAN glass containing ytterbium. Such small size systems are designed to cool electronic components on satellites or rockets up to 150K.
Chłodzenie materii w postaci stałej, ciekłej czy gazowej można dokonywać na różne sposoby. W wykonaniu praktycznym, do aktywnego chłodzenia różnych materiałów wykorzystuje się szereg zjawisk termodynamicznych (przemiany fazowe i gazowe, czy sorpcję i desorpcję gazów), zjawiska elektryczne, a także zjawiska magnetokaloryczne. W oparciu o klasyczne procesy chłodzenia można uzyskiwać temperatury do ok. 10-3 Kelwina. Temperatury rzędu milikelwinów są niezbędne przy badaniu szeregu zjawisk fizycznych. W artykule pokrótce przedstawione zostały podstawy systemów chłodzących wykorzystujących promieniowanie laserowe w stanie gazowym i w ciele stałym, dzięki temu możliwe jest osiąganie temperatur bliskich zera bezwględnego oraz budowa niewielkich, przenośnych urządzeń chłodniczych.
EN
There are many different methods for cooling of solid, liquid and volatile substances. In practice a number of thermodynamic, electric and magnetic phenomena are used. Conventional cooling methods allow reaching low temperatures as 10-3 K, while even lower temperatures are needed in scientific investigations. The paper presents basics of refrigerating systems using lasers thus cooling volatile and solid substances down close to the absolute zero. The design of small, portable refrigerating units is also described.
Artykuł przedstawia zasadę działania, podstawowe parametry oraz charakterystyki prądowo-napięciowe organicznych tranzystorów polowych (OFET) oraz możliwości wykorzystania tych urządzeń jako czujników gazów. Przedstawiono zasadę działania czujników gazów wykorzystujących OFET, a także potencjalne możliwości aplikacyjne tych urządzeń. Praca przedstawia ponadto przegląd najnowszych doniesień literaturowych dotyczących organicznych tranzystorów polowych jako czujników gazów.
EN
The article presents the operating principle, the basic parameters and the current-voltage characteristics of organic field effect transistors (OFET) also the possibilities of using these devices as gas sensors are described. The working principles of OFET-based gas sensors are discussed in detail, as well as the potential application of these devices. The work also presents an overview of the latest reports on organic field effect transistors as gas sensors.
W publikacji zasygnalizowane zostały niektóre możliwości chłodzenia i klimatyzacji pomieszczeń przy wykorzystaniu energii słonecznej, które mogą być realizowane w różnych wariantach, co jest dokonywane w zastosowaniach praktycznych. Zaletą systemów opartych na chłodzeniu pomieszczeń wykorzystujących energię promieniowania słonecznego jest to, że są one użyteczne w tym czasie, gdy do powierzchni Ziemi dociera duża ilość energii słonecznej, kiedy chłodzenie oraz klimatyzacja są niezbędne. Wykorzystanie energii słonecznej do tego celu pozwala oszczędzać energię elektryczną z sieci elektrycznej. Chłodzenie i klimatyzacja pomieszczeń z użyciem energii słonecznej jest jedną z form wykorzystania energii odnawialnej.
EN
In the paper chosen methods of cooling and air conditioning with the use of solar energy are discussed. They are particularly useful in periods with large amount of solar radiation reaching a region, when cooling or air conditioning is necessary. Then the use of solar energy allows to save electric energy supplied from the grid. This is one of the cases when renewable energy is harnessed.
Solar spectral irradiance covers a fairly broad wavelength range. Solar radiation is part of the electromagnetic spectrum which is described by the concept of wave-particle duality. The corpuscular theory of electromagnetic radiation states that energy is transmitted by photons. Photons carry specific amounts of energy which can be used to convert solar energy into other types of energy, in particular electricity. The internal photoelectric effect is important for the conversion of solar energy to electricity because the efficiency of the external photoelectric effect is too low. Every quantum of solar energy also carries a certain amount of energy which can be converted into heat energy. The objective of the paper is to analyze and compare the efficiency of solar energy conversion in photon and thermal processes, to review the technological advances made in this field, and to indicate potential directions for the development of systems converting solar energy to electricity.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przeanalizowano możliwość wykorzystania promieniowania słonecznego do wytwarzania energii elektrycznej, ze szczególnym uwzględnieniem roli skoncentrowanego promieniowania słonecznego. Skoncentrowana fotowoltaika (CPV), przy użyciu wielowarstwowych ogniw fotowoltaicznych, pozwala na obniżenie kosztów instalacji oraz kosztów wytwarzania energii elektrycznej. Rozwój nowych technologii wytwarzania energii elektrycznej z użyciem skupionego promieniowania słonecznego pozwala także na wykorzystanie korzystających z wysokiej temperatury do generacji energii elektrycznej na różnej drodze. W artykule przeanalizowano także aspekt ekonomiczny i środowiskowy, wynikający z wprowadzania nowych technologii do wytwarzania energii elektrycznej z promieniowania słonecznego.
EN
The paper examines the possibility of using solar energy to generate electricity, with particular emphasis on the role of concentrated solar radiation. Concentrated photovoltaics (CPV), using multi-layer photovoltaic cells, reduces installation costs as well as generating electricity costs. Development of new technologies for generating electricity using focused solar radiation allows also for the use of high temperature of suitable materials to generate electricity in different ways. The article examines also the economic and environmental aspects, resulting from the introduction of new technologies for generating electricity from solar energy.
Artykuł przedstawia wybrane wyniki badań własnych nad układami hybrydowymi zbudowanymi na bazie złącza półprzewodnik nieorganiczny II-VI / półprzewodnik organiczny. Na podstawie analizy położenia pasm energetycznych warstw wchodzących w skład wytworzonych ogniw oraz charakterystyk spektralnych prądu zwarcia tych urządzeń, określone zostały procesy prowadzące do fotogeneracji nośników ładunku w badanych układach. W ogniwach zbudowanych na bazie złącz CdS/ZnPc oraz ZnTe/F16ZnPc zaobserwowano zarówno generację bezpośrednią w półprzewodniku nieorganicznym (przejście pasmo-pasmo), jak i generację wynikającą z dysocjacji ekscytonów wzbudzonych w półprzewodniku molekularnym, zachodzącą na złączu obydwu półprzewodników. W przypadku układów zbudowanych na bazie złącza CdTe/DIP, zaobserwowano jedynie fotogenerację drugiego typu.
EN
This article presents chosen results of research on hybrid solar cells based on inorganic II-VI semiconductor/molecular semiconductor heterojunctions. On the basis of energetic structure of fabricated devices and short-circuit current spectral response measured for these cells possible processes leading to photogeneration of free charge carriers were determined. For the cells based on CdS/ZnPc and ZnTe/F16ZnPc heterojunctions two processes were identified: direct photogeneretaion in inorganic semiconductors via band-to-band transitions and dissociation of excitons generated in molecular semiconductors that takes place at the interface of both semiconductors forming the junction. In contrast, only the latter process was observed in case of devices with CdTe/DIP heterojunction.
Omówiona została zasada działania organicznych ogniw fotowoltaicznych na przykładzie ogniw jedno- i dwuwarstwowych. Przedstawione zostały procesy prowadzące do fotogeneracji swobodnych nośników ładunku w układach organicznych, ze szczególnym uwzględnieniem procesu dyfuzji oraz dysocjacji ekscytonu na złączu dwóch materiałów. Przytoczone zostały podstawowe wyrażenia na wartość napięcia fotowoltaicznego dla układów jedno- i dwuwarstwowych oraz wybrane wyniki badań własnych dla ogniw dwuwarstwowych.
EN
This article explains operational principles of organic solar cells for one-layer and bilayer planar devices. A short description of processes leading to photogeneration of free charge carriers, with special emphasis on exciton diffusion to a junction of two materials followed by exciton dissociation at this junction is given. Basic equations for photovoltage obtained for one- and bilayer devices are presented. Moreover, chosen results of research run by our group for bilayer planar solar cells are shown.
The main aim of this paper is to present the prospect of heating and cooling a house using solar air collectors. An analysis made of an energy-efficient house, for which the energy requirements for heating shall not exceed 40 kWh/m2/a. The calculations used air collectors with an area of 60 m2 and performance efficiency of 70%, which are available commercially. In the analyzed building the solar heating system provides almost full coverage of energy needs throughout the year, with a small shortfall occurring in December and January. The above-mentioned deficits at the beginning and end of the year can be supplemented with other alternative energy sources.
PL
Celem tego artykułu jest przedstawienie możliwości ogrzewania i chłodzenia domu jednorodzinnego przy wykorzystaniu słonecznych kolektorów powietrznych. W analizie uwzględniono dom energooszczędny, którego wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło wynosi 40 kWh/m2/a. Do obliczeń przyjęto kolektory powietrzne dostępne na rynku o powierzchni 60 m2 i wydajności wynoszącej 70%. W analizowanym budynku występuje prawie pełne pokrycie potrzeb na energię grzewczą w ciągu roku z powietrznych kolektorów słonecznych, oprócz niewielkich braków w tym względzie występujących w grudniu i styczniu. Wspomniane w tym przypadku pewne braki ciepła w końcu i na początku roku można uzupełnić z innych alternatywnych źródeł ciepła.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę możliwości wykorzystania słonecznych kolektorów powietrznych do uzyskania energii cieplnej dla energooszczędnego domu jednorodzinnego w celach grzewczych oraz ciepłej wody użytkowej dla mieszkańców. Przedstawiono rodzaje, budowę i zasadę działania kolektorów powietrznych oraz sprawność. Rozpatrzono ich zalety i wady. Kolektory powietrzne dodatkowo oprócz ogrzewania budynku mogą zapewniać jego całoroczną wentylację. Zaprezentowano parametry domu energooszczędnego i normy zużycia ciepłej wody użytkowej na mieszkańca. Analizę zapotrzebowania ciepła na ogrzewanie budynku energooszczędnego przez kolektory powietrzne przeprowadzono przy pomocy programu GetSolar. Program GetSolar Profesjonal służy do symulacji instalacji kolektorów słonecznych w różnych warunkach klimatycznych. Rozważania przeprowadzono dla warunków klimatycznych miasta Olsztyna, uwzględniając napromieniowanie w warunkach północnej Polski. Określono usytuowanie budynku względem stron świata, wyznaczono powierzchnię i lokalizację kolektorów słonecznych na dachu, oraz uwzględniono ich optymalne pochylenie względem padających promieni słonecznych. Przedstawiono bilans energii uwzględniając wartość energii napromieniowania słonecznego dla kolejnych miesięcy w roku oraz energii potrzebnej na ogrzanie energooszczędnego domu jednorodzinnego i ciepłej wody użytkowej. Do rozważań wykorzystano komercyjne zestawy słonecznych kolektorów powietrznych SolarVenti Hybryd. Na podstawie analizy wyników, stwierdzono, że przy zastosowaniu odpowiedniej powierzchni słonecznych kolektorów powietrznych w warunkach północnej Polski, jest możliwość ogrzania budynku i zaspokojenia potrzeb ciepłej wody dla mieszkańców poza dwoma miesiącami zimowymi. Wtedy należy zastosować alternatywne źródła ogrzewania.
EN
The article gives an analysis of the possibility of using solar air collectors for acquiring thermal energy in energy-efficient detached house for heating purpose throughout the whole year as well as domestic hot water for residents. Types, construction and principles of operation of air collectors and their efficiency were described. Consideration was also given to their advantages and disadvantages. In addition to heating, systems air collectors can provide year-round ventilation of building. The parameters and standards for energy-efficient home and hot water consumption per capita were presented. Analysis of the heat demand for heating of energy efficient building by air collectors were carried out using GetSolar software. The program is designed for the purposes of simulating of solar panels installations in different climatic conditions. Consideration was made for the climatic conditions of the city of Olsztyn, having regard to the solar radiation in the North Poland. The location of the building in relation to the quarters of the globe, and the location of the solar panel on the roof, as well as their optimum tilt relative to the falling sunlight were also specified. The energy balance, taking into account the value of the energy of the solar radiation for consecutive months of the year, the energy needed for heating of energy efficient house and domestic hot water preheating, was shown. For the considerations purposes, SolarVenti Hybryd solar air collectors sets were used. Based on an analysis of the results, it was found that using the appropriate surface of solar air collectors, it is possible to heat the building and meet the needs of hot water for residents in North Poland, excluding two months of winter, when alternative sources of heating should be used.
W artykule przedstawiono zagadnienia przewodnictwa i przenikania ciepła w różnych strukturach. Przeanalizowano działanie różnych rodzajów makro, mikro i nano diod termicznych. Wskazano możliwości transportu ciepła przy pomocy diod w ściśle określonym kierunku, oraz możliwości wykorzystania tych rozwiązań w budownictwie.
EN
The paper presents issues relating to conduction and heat transfer in different structures. The operation of different types of macro, micro and nano thermal diodes were analyzed. The potential of heat transport through diodes in a specific direction, and the possibility of using these solutions in construction were described.
There are many types of organic and organic/inorganic (hybrid) photovoltaic devices that possess many beneficial properties over inorganic solar cells. That makes the former suitable for a broad range of applications and hence so much attention is paid to their development. In spite of intensive research carried on this field of science and technology there are still many crucial problems that need to be solved. Extensive knowledge on physical basis of operation of organic and hybrid systems, fast development of nanotechnology, great variety of organic materials and methods of their modification will pave the way for commercial applications of these devices.
Wykorzystanie energii słonecznej do bezpośredniego przetwarzania na energię elektryczną jest niezwykle interesującym zadaniem ze względu na ochronę środowiska oraz powszechną dostępność energii słonecznej.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono potencjalne możliwości wykorzystania promieniowania słonecznego, jako źródła energii w budownictwie. Szczególną uwagę zwrócono na zdolności absorpcyjne i emisyjne różnych materiałów używanych do przetwarzania energii słonecznej. Wskazano praktyczne kierunki dotyczące zastosowania odpowiednich konstrukcji i materiałów do przetwarzania energii słonecznej. Przedstawiono także niektóre praktyczne urządzenia wykorzystujące w budownictwie promieniowanie słoneczne do ogrzewania budynku oraz ciepłej wody użytkowej.
EN
The possibilities of utilization of solar energy radiation as a source of energy in building systems are discussed. Special attention was focused on absorption and emission properties of a different materials using to solar energy conversion. It was shown the directions of possible developing the solar energy systems about its construction and properties of using materials. A some practical systems for solar energy conversion in building apartment house for warming and hot water preparation are presented.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Referat zawiera opis podstawowych typów ogniw zbudowanych zarówno z materiałów organicznych, jak i nieorganicznych oraz przykłady zastosowania ich w budownictwie. Ze szczególnym uwzględnieniem zostały przedstawione zalety organicznych ogniw fotowoltaicznych, których właściwości znacznie ułatwiają ich integrację z architekturą budynków poprzez możliwość dobrania odpowiedniego kształtu i koloru. Panele fotowoltaiczne, stanowiące integralną część budynku, stosowane są na coraz szerszą skalę w budownictwie poprzez firmy zajmujące się technologią BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Wybrane przykłady takich zastosowań zostały przedstawione w poniższej pracy.
EN
This paper comprises a description of basic types of organic and inorganic soil cells and the possibility of integration of photovoltaics in buildings (examples of such integration are given). Advantages of organic PV that enable their integration in buildings (like discretion of shape and colour, for example) and lower their price significantly are specified. The range of applications of the integrated solar panels is increasing and so is the number of companies involved in the BIPV (Building Integrated Photovoltaics) technology across the world. Some of these companies, as well as the products they offer, are described in this paper.
Badania organicznych ogniw fotowoltaicznych mają już 30-letnią historię, a ich intensywność w ostatnich latach doprowadziła do znaczącej poprawy wydajności konwersji mocy i wykazała możliwość wielu praktycznych zastosowań. Materiałami wykorzystywanymi w organicznej fotowoltaice są polimery z wiązaniami sprzężonymi i półprzewodniki molekularne o małym ciężarze cząsteczkowym. Najczęściej badane struktury to: heterozłącza planarne, objętościowe, multizłącza, struktury p-i-n, ogniwa hybrydowe, a szczególnie ogniwa barwnikowe. Wydajność konwersji mocy ogniw molekularnych i polimerowych osiągnęła wartość 6%, a barwnikowych 11%. Ogniwa organiczne mogą być tanie, lekkie, giętkie, przezroczyste i o dużej powierzchni.
EN
Research on organic photovoltaic devices has developed during the past 30 years. Especially in the last decade, interest in advancement of these devices increased significantly, which resulted in improvement of the power conversion efficiency and many practical applications. Organic photovoltaic materials of great importance include conjugated polymers and small molecular weight materials. These materials are used in such photovoltaic systems as bilayer heterojunction devices, bulk heterojunction devices, p-i-n structures, dyesensitized solar cells and hybrid organic-inorganic devices. Nowadays, the reported values of the power conversion efficiency of organic solar cells reach about 11% and they are still smaller than those obtained for solar cells made from inorganic materials. However, the perspective of cheap production of organic solar cells with special properties (e. g. thin, light weight, flexible, semitransparent cells) drives their development further in a dynamic way.