Nowatorska powłoka solarna dla okien
Zespół badaczy z Uniwersytetu Nankińskiego w Chinach opracował przezroczysty, bezbarwny i jednokierunkowy koncentrator słoneczny, który można bezpośrednio nanosić na standardowe szyby okienne. Technologia ta opiera się na wielowarstwowych ciekłych kryształach cholesterowych (CLC) o submikronowych okresowościach bocznych, tworząc dyfrakcyjny koncentrator słoneczny (CUSC).
Zasada działania i efektywność
Powłoka CUSC selektywnie kieruje spolaryzowane światło słoneczne ku krawędziom szyby, gdzie zainstalowane są ogniwa fotowoltaiczne. Dzięki temu możliwe jest generowanie energii elektrycznej bez wpływu na wygląd czy przejrzystość szyb. Urządzenie utrzymuje wysoką średnią przepuszczalność światła widzialnego (64,2%) oraz wskaźnik oddawania kolorów (91,3).
„Poprzez inżynierię struktury filmów z ciekłych kryształów cholesterowych tworzymy system, który selektywnie dyfraktuje światło spolaryzowane kołowo, kierując je do falowodu szklanego pod ostrymi kątami. Pozwala to zebrać do 38,1% energii światła zielonego na krawędzi.” – dr Dewei Zhang
Prototyp i możliwości wdrożenia
W testach prototyp o średnicy 1 cala zasilał bezpośrednio wentylator o mocy 10 mW pod wpływem światła słonecznego. Modelowanie wykazało, iż typowe okno o szerokości 2 metrów z powłoką CUSC może skoncentrować światło choćby 50-krotnie, ograniczając zapotrzebowanie na tradycyjne ogniwa PV do 25% dotychczasowej ilości. System jest kompatybilny z wysokowydajnymi ogniwami, np. z arsenku galu.
Produkcja i zastosowania
Wielowarstwowe filmy CLC są wytwarzane metodą fotoalignacji i polimeryzacji, a proces można skalować dzięki technologii roll-to-roll. Powłoka jest odporna na długotrwałą ekspozycję i nadaje się do modernizacji istniejących okien, wspierając zrównoważony rozwój miast.
„Projekt CUSC to krok naprzód w integracji technologii słonecznych z zabudową, bez kompromisów estetycznych. Stanowi praktyczną i skalowalną strategię redukcji emisji i samowystarczalności energetycznej.” – prof. Wei Hu
Plany na przyszłość
Kolejne prace badawcze skoncentrują się na zwiększeniu efektywności w szerszym zakresie widma, kontroli polaryzacji oraz adaptacji technologii do szklarni i przezroczystych wyświetlaczy solarnych. Celem jest przekształcenie pasywnych szyb w aktywne powierzchnie generujące energię na całym świecie.
Źródło: ScienceDaily
