Инновационное оконное покрытие изолирует тепло и генерирует электричество

• Уникальная техника оконного покрытия может улучшить энергоэффективность среднего домохозяйства.

Полупрозрачные фотоэлементы — легкие и цветные пленки, способные превращать окна в теплоизоляторы и генераторы электричества.

Тренд экологичного строительства, часто называемого зеленым строительством, увеличил популярность передовых оконных покрытий, которые держат расходы на охлаждение или отопление внизу, блокируя ненужное излучение солнечного света.

Практика зеленого строительства дополняет традиционные проблемы дизайна зданий: полезность, долговечность, экономику и комфорт. Они вдохновили инженеров и исследователей разработать тонкие, прозрачные солнечные элементы, которые могли бы превратить окна в небольшие генераторы электричества.

Не было бы невероятно, если бы эти две функции могли быть объединены в один оконно-совместимый материал? Теперь команда инженеров-материаловедов в Китае совершила то же. Они построили уникальную технику покрытия для улучшения энергоэффективности среднего домохозяйства.

Полупрозрачные органические фотоэлементы

Коммерческие теплоконтрольные оконные листы сделаны из кремниевых фотоэлементов, которые наносятся на внешнюю или внутреннюю сторону стеклянного окна для уменьшения количества видимого, ультрафиолетового и инфракрасного света от солнца. Однако они не дают отличной производительности из-за своей тяжести и тусклого внешнего вида.

Вместо простого нанесения оконного покрытия с прозрачными солнечными элементами, ученые построили полупрозрачные фотоэлементы: они легкие и цветные пленки, способные превращать окна в теплоизоляторы и генераторы электричества.

Они дополнительно внедрили распределенный брагговский рефлектор поверх кремниевого листа для селективного отражения ближнего инфракрасного света при сохранении приличной прозрачности для видимых длин волн. Это максимизирует теплоизоляцию без жертвования свойствами генерации электричества и оптическими свойствами органических фотоэлементов.

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

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

Многофункциональные полупрозрачные органические фотоэлементы

Полупрозрачные органические фотоэлементы способны генерировать более 6 процентов эффективности преобразования мощности с 25 процентами высокой передачей видимого света и более 80 процентами коэффициентом отбрасывания инфракрасного излучения.

Ожидаемые результаты

По словам исследователей, установка окон, оснащенных двойными свойствами теплоизоляции и производства электричества, может снизить зависимость среднего домохозяйства от источников электричества более чем на 50 процентов.

Исследователи также продемонстрировали, что эти органические фотоэлементы могут быть изготовлены на тонких пластиковых подложках вроде полиэтиленнафталатов. По сравнению со стеклянными фотоэлементами, нафталатов-базированные гибкие устройства демонстрируют сниженное значение Fill Factor из-за меньшей пропускной способности и более высокого поверхностного сопротивления подложек полиэтиленнафталатов. Однако эффективность преобразования мощности и средняя видимая пропускная способность все еще поддерживались на уровне 6 процентов и 23 процента.

Читайте также: Органические солнечные элементы могут генерировать электричество через быстрые электроны

Эффективность может быть дополнительно улучшена использованием лучших доступных органических фотоэлементов. Эти материалы оконного покрытия все еще в зачаточном состоянии, но исследователи верят, что они скоро откроют новые двери для разнообразия приложений.