Новый материал помогает окнам генерировать электричество и контролировать температуру

Исследователи из Китая повысили эффективность функциональных окон, объединив способность блокировать ненужные солнечные лучи и генерировать электричество в одном прозрачном материале. Он может удвоить энергоэффективность среднестатистического дома.

Экологически эффективные строительные тенденции повысили популярность оконных покрытий, снижающих расходы на отопление и кондиционирование за счет блокирования нежелательных солнечных лучей. Они также вдохновили ученых на создание тонких, прозрачных фотоэлектрических панелей, превращающих стекло в миниатюрный электрогенератор. Теперь, сообщает sciencedaily.com, специалисты из Южно-Китайского технологического университета объединили обе функции в одном материале. Результаты проекта представлены в журнале Joule.

«Интегрированная в здание фотовольтаика – отличный пример рынка, где кремниевые установки, несмотря на дешевизну и эффективность, оказываются не самым лучшим решением из-за непрозрачности и большого веса, — сказал старший автор работы, профессор Хин-Лэп Ип. – Вместо них мы превратили органические фотоэлектрические устройства в полупрозрачные, легкие и цветные пленки, прекрасно подходящие для преобразования окон в электрогенераторы и теплоизоляторы».

Для создания прототипа исследователям нужно было соблюсти трехсторонний баланс между сбором света для выработки тока, его блокированием для изоляции и передачей в помещение. Проверяя комбинации материалов, ранее предлагавшихся для этих задач, специалисты изготовили структуру, пропускающую привычные порции лучей видимого спектра, возвращающую волны ИК-диапазона и превращая лучи ближнего инфракрасного диапазона в электричество.

Согласно упрощенным расчетам, установка таких систем может снизить зависимость среднестатистического дома от внешних энергетических ресурсов на 50%. Хотя предполагается, что при этом вся площадь окна должна быть покрыта многофункциональными солнечными коллекторами, решение требует лишь небольшого повышения производительности с 6,5%, полученных исследователями.

«Для демонстрации мы даже не использовали лучшие фотоэлектрические системы. Их эффективность быстро повышается, и мы надеемся отразить этот прогресс в своей системе», — сказал профессор Ип.

Авторы видят множество применений для своей разработки. Одно из них – теплицы, самостоятельно обеспечивающие себя энергией.