Окна отлично подходят для пропуска света, но в летние месяцы это связано с нежелательным побочным нагревом, из-за чего многие люди включают кондиционер без остановки. Теперь исследователи разработали окна, которые могут автоматически менять цвет при нагревании солнечным светом, чтобы сохранять здания прохладными, и, в довершение всего, они также работают в качестве солнечных панелей.
Изменяющее цвет стекло существует уже давно, чаще всего это оптические линзы для очков, которые автоматически затемняются при ярком солнечном свете, особенно в ультрафиолетовом диапазоне. В отсутствие активирующего света в условиях низкой внешней освещенности такие линзы возвращаются в свое прозрачное состояние. Более поздние разработки сделали их электронными и переключаемыми по запросу, а также увеличили их до размера окна. В то же время прозрачные (или полупрозрачные) солнечные элементы становятся более эффективными до такой степени, что их можно встраивать в окна.
В новой научной работе исследователи Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии ((англ. National Renewable Energy Laboratory (NREL))) Министерства энергетики США объединили две технологии в одно окно. «Термохромная фотоэлектрическая» технология, как они ее называют, может переключать цвета при нагревании солнечным светом, чтобы блокировать яркий слепящий свет и уменьшать потребность в охлаждении, и когда это происходит, она также начинает собирать энергию из этого света.
Окна сделаны из тонкой пленки перовскита, зажатой между двумя стеклянными панелями, причем пары растворителя впрыскиваются в зазоры. Солнечные элементы из перовскита в настоящее время являются самой быстроразвивающейся солнечной технологией. Обладая потенциалом достижения еще более высокой эффективности и очень низких производственных затрат, солнечные элементы из перовскита стали коммерчески привлекательными. При низкой влажности перовскит остается прозрачным, позволяя окну пропускать свет в обычном режиме. Но при определенных температурах пар заставляет кристаллы перовскита самостоятельно перестраиваться сначала в цепочку, затем в лист, а затем в куб. Каждая новая форма меняет цвет, блокируя свет в разной степени и таким образом охлаждая комнату на несколько градусов в процессе. Когда перовскит окрашен, то начинается также выработка электроэнергии.
Когда температура стекла составляет от 35 до 46°, окна могут переключаться между несколькими разными цветами, от прозрачного до желтого, оранжевого, красного и коричневого примерно за семь секунд. Это значительное улучшение по сравнению с более ранним прототипом, разработанным командой NREL, который мог переключаться между прозрачным и одним красновато-коричневым цветом только при температуре от 65,5 до 79,4°C, и для этого требовалось три минуты.
В идеале термохромные фотоэлектрические окна могут помочь снизить потребность в кондиционировании воздуха, который может быть огромным потребителем энергии в более жаркие времена и в более жарких странах, и окна могут даже добавить немного дополнительной электроэнергии для работы систем охлаждения. Команда говорит, что прототип окна с использованием новой технологии может быть разработан в течение года.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Источник: New Atlas / NREL
