Materiale kan hjælpe vinduer med både at drive dit hjem og kontrollere dets temperatur

Miljøvenlige byggetrends har øget populariteten af ​​vinduesbelægninger, der holder varme- og køleomkostningerne nede ved at blokere unødvendige dele af sollys. De har også inspireret videnskabsmænd og ingeniører til at skabe tynde, gennemsigtige solceller for at omdanne vinduer til miniature el-generatorer. Forskere i Kina er gået et skridt videre og kombineret disse to funktioner i ét vindueskompatibelt materiale, der kan fordoble energieffektiviteten i en gennemsnitlig husholdning. Deres arbejde vises den 3. juli i tidsskriftet Joule .

"Bygningsintegrerede solceller er et godt eksempel på et marked, hvor silicium solceller, på trods af deres billighed og ydeevne, er ikke de mest passende på grund af deres kedelige udseende og tyngde, " siger seniorforfatter Hin-Lap Yip, en professor i materialevidenskab og teknik ved South China University of Technology. "I stedet, vi kan gøre organisk solcelle til semi-transparent, letvægts, og farverige film, der er perfekte til at omdanne vinduer til el-generatorer og varmeisolatorer."

At konstruere en prototype, der er i stand til samtidigt at udsende elektricitet og forhindre overdreven opvarmning, forskerne - som desuden blev ledet af Fei Huang, også en professor i materialevidenskab ved South China University of Technology – nødvendig for at udføre en tre-vejs balancering mellem høst af lys til elproduktion, blokerer det for varmeisolering, og sende det som et vindue normalt ville. Blanding og matching blandt materialer og kemiske forbindelser, der tidligere er foreslået til disse forskellige formål, de sammensatte en enhed, der lader de velkendte synlige dele af sollys komme igennem, skruet det infrarøde lys tilbage (en stor opvarmningssynder), og konverterede det nær-infrarøde område derimellem til en elektrisk strøm.

Bagside-af-kuvert-beregninger tyder på, at i teorien, installation af vinduer udstyret med dobbelte el-producerende og varmeisolerende egenskaber kan reducere en gennemsnitlig husstands afhængighed af eksterne elektriske kilder med over 50 %. Selvom det skøn antager, at hver kvadratcentimeter af hvert vindue vil være beklædt med multifunktionelle solceller, det kræver kun en lille stigning i effektkonverteringsydelsen fra tallet på 6,5 % realiseret af Yip, Huang, og deres kolleger. "Til denne demonstration, vi bruger ikke engang de bedste organiske solcelleanlæg, der findes på dette område. Deres effektivitet forbedres hurtigt, og vi forventer løbende at kunne forbedre ydeevnen af ​​denne forenede solcelle vinduesfilm, " siger Yip.

Disse dobbeltfunktionsmaterialer er stadig meget i deres vorden, men forfatterne forventer, at de vil bane vejen for nye gavnlige teknologier. "At lave varmeisolerende multifunktionelle semitransparente polymersolceller er kun begyndelsen på at udforske nye anvendelser af organisk fotovoltaik, " siger Yip. "En version skræddersyet til selvdrevne drivhuse er kun et af mange effektive produkter, som vi ønsker at udvikle til fremtiden."