Инновационное оконное покрытие изолирует тепло и генерирует электричество

• Уникальная технология покрытия окон может повысить энергоэффективность средней семьи. 
• Полупрозрачные фотогальваники представляют собой легкие и красочные пленки, способные превратить окна в теплоизоляторы и генераторы электроэнергии. 

Тенденция к экологичному строительству, часто называемому «зеленым строительством», увеличила популярность современных оконных покрытий, которые снижают затраты на охлаждение или отопление, блокируя ненужное излучение солнечного света.

Практика зеленого строительства дополняет традиционные подходы к проектированию зданий, связанные с полезностью, долговечностью, экономичностью и комфортом. Они вдохновили инженеров и исследователей на разработку тонких, прозрачных солнечных батарей, которые могли бы превратить окна в небольшие генераторы электроэнергии.

Разве не было бы здорово, если бы эти две функции можно было объединить в один материал, совместимый с окнами? Теперь команда инженеров-материалистов в Китае добилась того же. Они разработали уникальную технологию нанесения покрытий, позволяющую повысить энергоэффективность средней семьи.

Полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы

Коммерческие оконные листы с терморегулированием изготавливаются из кремниевых фотоэлектрических элементов, которые наносятся на внешнюю или внутреннюю часть стеклянного окна, чтобы уменьшить количество видимого, ультрафиолетового и инфракрасного света солнечного света. Однако они не обеспечивают высокой производительности из-за своего веса и унылого внешнего вида.

Вместо того, чтобы просто наносить на окна прозрачные солнечные элементы, ученые создали полупрозрачные фотовольтаики:легкие и красочные пленки, способные превращать окна в теплоизоляторы и генераторы электроэнергии.

Кроме того, они внедрили распределенный отражатель Брэгга в верхней части кремниевого листа, чтобы избирательно отражать ближний инфракрасный свет, сохраняя при этом приличную прозрачность для видимых длин волн. Это максимизирует теплоизоляцию без ущерба для выработки электроэнергии и оптических свойств органических фотоэлектрических элементов.

Ссылка:ScienceDirect | doi:10.1016/j.joule.2018.06.006

Он фильтрует инфракрасные волны (отвечающие за нагрев), пропуская видимый свет и собирая энергию ближних инфракрасных лучей, исходящих от Солнца.

Многофункциональные полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы 

Полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы способны генерировать эффективность преобразования энергии более 6 процентов при 25 процентах высокого пропускания видимого света и более 80 процентов коэффициента подавления инфракрасного излучения.

Ожидаемые результаты

По мнению исследователей, установка окон с двойными теплоизоляционными и электрогенерирующими свойствами может снизить зависимость среднего домохозяйства от источников электроэнергии более чем на 50 процентов.

Исследователи также продемонстрировали, что эти органические фотоэлектрические элементы можно изготавливать на тонких пластиковых подложках, таких как полиэтиленнафталат. По сравнению с фотоэлектрическими элементами на основе стекла гибкие устройства на основе нафталата демонстрируют пониженное значение коэффициента заполнения из-за меньшего коэффициента пропускания и более высокого поверхностного сопротивления подложек из полиэтиленнафталата. Однако эффективность преобразования энергии и средний коэффициент пропускания видимого света по-прежнему сохранялись на уровне 6 и 23 процентов.

Читайте:Органические солнечные элементы могут генерировать электричество за счет быстро движущихся электронов

Эффективность можно еще больше повысить, используя лучшие доступные органические фотоэлектрические элементы. Эти материалы для оконных покрытий все еще находятся в зачаточном состоянии, но исследователи полагают, что вскоре они откроют новые возможности для самых разных применений.