Стъкло с променлива прозрачност генерира и съхранява енергия

Стъкло със саморегулиране на прозрачността обещава интересни енергийни приложения
(снимка: CC0 Public Domain)

Китайски учени разработиха иновативно стъкло, което може самостоятелно да регулира нивото си на прозрачност и в същото време да генерира и съхранява енергия от слънчевата светлина.

В бъдеще стъклото с регулируема прозрачност ще стане основен елемент на всяка сграда. И колкото по-скоро се разработят такива стъкла на достъпна цена, толкова по-скоро ще дойде този момент. Китайски учени отиват ​​още по-далеч – те са разработили стъкло, което освен че променя самостоятелно своята прозрачност, може да генерира и съхранява енергия, добита от слънчевата светлина.

Прототипът на изследователи от университета Хенан комбинира слънчево генериране на базата на кестеритни тънкослойни слънчеви клетки (CZTSSe) и електрохромно стъкло на базата на никел-кобалтов биметален оксид (NiCoO2), съобщи PV Magazine. Представеният образец не само интегрира функции за автономно захранване и интелигентно регулиране на нивото на предаване на слънчевото излъчване, но също така разширява възможностите за съхранение на енергия.

Учените са създали слънчева клетка на базата на стъклен субстрат, покрит с молибден (Mo), кестеритен абсорбер, буферен слой на базата на кадмиев сулфид (CdS), слой от цинков оксид (ZnO) и слой от индий-калаен оксид (ITO) ), отложен чрез магнетронно разпрашване и с метални контакти, направени от сребро (Ag).

За получаване на електрохромни фолиа NiCoO2 за прозорци е използвана проста техника за отлагане в химическа баня (CBD). Благодарение на порестата структура на нанолюспите и синергичния ефект от взаимодействието на никел и кобалт, филмите NiCoO2 и базираните на тях електрохромни интелигентни прозорци показват отлични електрохимични, електрохромни и енергоспестяващи характеристики.

За съхранение на енергия в стъклото е интегриран филм от титанов оксид (TiO2). Едновременно с това стъклото се характеризира с отлични електрохромни свойства (променя прозрачността и (или) цвета си при прилагане на електричество) и способност да натрупва йони.

При тестване в стандартни условия на осветеност стъклото (прозорецът), изготвено по този начин, показа консумация на енергия от 318,3 mWh/m² и обща ефективност от 2,15%, което според експертите е сравнимо с повечето фотоволтаични прозорци, разработени до момента.

Състав и приложение на стъклото, разработено от изследователи в университета Хенан
(снимка: Henan University)

„Поради порестата структура на масивите от нанолюспи и биметалния синергичен ефект, електрохромните NiCoO2 филми показват голяма оптична модулация, висока скорост на превключване и изключителна електрохромна стабилност”, обясняват разработчиците. С други думи, новото стъкло бързо променя прозрачността си в широк диапазон на пропускане на светлина и поддържа нивото си за дълго време. Същевременно оцветяването на стъклото е неутрално, което ще бъде приветствано от повечето потребители (обикновено има различни нюанси).

Учените подчертават, че основната им задача е била да използват минерала кастерит в направата на умно стъкло. Този материал е достъпен, лесно се синтезира от широко разпространени химически елементи и следователно е идеален за масово производство.

Екипът ще продължи да работи за подобряване на ефективността на стъклото и да придвижи проекта до масово производство, въпреки че не обещава да стигне до този етап в кратки срокове. Но способността да се модулира преносът на светлина и топлина в помещението, като същевременно се генерира енергия от фотоволтаични клетки, несъмнено е изкушаваща за по-нататъшна работа в тази посока.