19.07.2018
Общемировые тенденции экологической безопасности в строительстве повысили популярность инновационных оконных покрытий, которые делают минимальными затраты на отопление и охлаждение помещений, блокируя ненужные части солнечного света. Они же вдохновили современных ученых и инженеров на изобретение тонких, абсолютно прозрачных солнечных элементов, помогающих превратить окна в миниатюрные генераторы электроэнергии.
Ученые Китая пошли дальше и сумели объединить эти две функции, разработав материал, способный заменить оконное стекло. С его помощью энергоэффективность среднего домохозяйства можно легко удвоить!
«Встроенные в окна солнечные фотоэлементы - отличный пример рынка, в котором кремниевые солнечные фотовольтаические панели, несмотря на их низкую стоимость и высокую производительность, не являются наиболее подходящими, из-за таких качеств, как большой вес и неподходящий внешний вид. Вместо них мы предлагаем применять, легкие и красочные пленки, которые идеально подходят для превращения окон в эффективные генераторы электроэнергии и надежные теплоизоляторы» - говорит ученый Хин Лап Ип, профессор материаловедения и инженерии в Южно-Китайском технологическом университете.
Чтобы создать прототип таких окон, способный одновременно производить электроэнергию и предотвращать чрезмерное нагревание помещений, исследователи, команду которых дополнительно возглавлял Фэй Хуанг, профессор науки о материалах из Южно-Китайского технологического университета, должны были найти оптимальное решение, смешивая и сопоставляя материалы и химические соединения с разными свойствами. В результате они собрали устройство, которое совместило в себе функции генератора энергии и теплоизолятора.
Произведенные расчеты подтверждают, что с помощью данного устройства можно будет снизить зависимость среднего домохозяйства от внешних электрических источников более чем на 50%. Но этот показатель предполагает, что буквально каждый квадратный сантиметр инновационного окна будут покрывать многофункциональные солнечные батареи. На деле это потребует лишь небольшого повышения производительности преобразования мощности от показателя 6,5%, реализованного Хуангом и их коллегами.
«Для нашего опытного образца мы даже не стали применять лучшие органические солнечные фотоэлементы, из тех, которые существуют в наши дни, и из тех, эффективность которых быстро улучшается. Однако мы ожидаем, что они смогут постоянно повышать производительность», - говорит Ип.
На самом деле эти двухфункциональные «солнечно-оконные» материалы пока еще находятся в почти зачаточном состоянии. Однако ученые, их авторы ожидают, что они проложит путь к новым полезным технологиям.
«Создание теплоизоляционных многофункциональных полупрозрачных полимерных солнечных элементов - это только начало изучения новых сфер применения органических фотоэлектрических элементов. Их версия, предназначенная для теплиц с автономным питанием, это только один из многих вариантов применения, которые мы хотим развивать в будущем», - добавил Ип.