У майбутньому скло з регульованою прозорістю стане необхідним елементом будь-якої будівлі. І чим раніше буде розроблено таке скло з доступною вартістю, тим швидше настане цей момент. Китайські вчені пішли ще далі – вони розробили скло, яке не тільки саме змінює прозорість, а й також саме себе забезпечує живленням за рахунок сонячних променів.
В одному прототипі дослідники з Хенаньського університету об’єднали сонячну генерацію на основі тонкоплівкових фотоелементів із кестериту (CZTSSe) та електрохромне скло на основі біметалічного оксиду нікелю-кобальту (NiCoO2). Представлений прототип не тільки реалізує інтеграцію функцій саможивлення та інтелектуального регулювання рівня пропускання сонячного випромінювання, а й розширює свої можливості до зберігання енергії.
Вчені створили сонячний елемент на основі скляної підкладки, вкритої молібденом (Mo), поглиначем із кестериту, буферним шаром на основі сульфіду кадмію (CdS), шаром оксиду цинку (ZnO), шаром оксиду індію-олова (ITO), обложеного методом магнетронного розпилення, і з металевими контактами зі срібла (Ag).
Для отримання електрохромних плівок NiCoO2 для вікон використовувалася проста технологія хімічного осадження з ванни (CBD). Завдяки пористій структурі нанопластівців і синергетичному ефекту взаємодії нікелю і кобальту, плівки NiCoO2 і електрохромні “розумні” вікна на їхній основі показали чудові електрохімічні, електрохромні та енергозберігаючі характеристики.
Для накопичення енергії в склі в нього було інтегровано плівку оксиду титану (TiO2). Вона одночасно характеризується чудовими електрохромними властивостями (змінює прозорість і (або) колір під час подачі електрики) і властивостями накопичувати іони.
Під час випробувань у стандартних умовах освітленості підготовлене в такий спосіб скло (вікно) показало енергоспоживання 318,3 мВт-год/м2 і загальну ефективність 2,15%, що, на думку фахівців, можна порівняти з більшістю розроблених на сьогодні вікон із підтримкою фотовольтаїки.
“Зокрема, завдяки пористій структурі масивів нанопластівців і біметалічному синергетичному ефекту електрохромні плівки NiCoO2 демонструють більшу оптичну модуляцію, високу швидкість перемикання, виняткову електрохромну стабільність, а також відмінну швидкісну здатність”, – пояснили розробники. Інакше кажучи, нове скло швидко змінювало прозорість у широкому діапазоні пропускання світла й утримувало її рівень тривалий час. При цьому тонування скла було нейтральним, що порадує більшість користувачів (зазвичай воно різних відтінків).
Вчені підкреслюють, що головним своїм завданням вони бачили використання мінералу кастериту для виробництва розумного скла. Він доступний, легко синтезується з широко поширених хімічних елементів і тому ідеальний для масового впровадження. Вони продовжать працювати над проєктом, щоб поліпшити ККД скла і відпрацювати масове виробництво, хоча не обіцяють прийти до цього в стислі терміни. Але можливість модулювати світло- і теплопередачу в приміщенні, одночасно виробляючи енергію завдяки фотоелектричним елементам, безсумнівно, є привабливою для подальших робіт над цим напрямком.
Читайте також:
- Вчені розробили новий інтерфейс між мозком і ПК, який підключається до вушного каналу
- Проблеми геоінженерії: Євросоюз заборонить вченим “грати в Бога”