В Китае создана революционная технология, которая превращает окна в солнечные батареи
Исследователи из китайского Нанкинского университета разработали прозрачное покрытие, которое превращает обычные оконные стекла в эффективные солнечные концентраторы без изменения их внешнего вида. Такая разработка открывает новые возможности для интеграции возобновляемых источников энергии в городскую архитектуру.
Технология основана на использовании многослойных холестерических жидких кристаллов с субмикронной боковой периодичностью. Уникальный дифракционный солнечный концентратор выборочно направляет солнечный свет к краям окна, где размещаются фотоэлементы, собирающие энергию.
Ведущий автор исследования доктор Девэй Чжан объяснил:
Мы создали систему, которая выборочно дифрагирует циркулярно поляризованный свет, направляя его в стеклянный волновод под крутыми углами благодаря специально спроектированной структуре холестерических жидкокристаллических пленок.
Новый концентратор демонстрирует впечатляющие оптические характеристики. Девайс обеспечивает среднюю видимую прозрачность около 64,2 процента и индекс цветопередачи 91,3 процента. При этом система собирает до 38,1 процента энергии падающего зеленого света на краях стекла. Такие показатели позволяют генерировать чистую энергию, сохраняя естественный вид окон.
Масштабируемость технологии впечатляет еще больше. Компьютерное моделирование показало, что стандартное двухметровое окно с покрытием способно концентрировать солнечный свет в 50 раз выше обычной интенсивности. Такая эффективность позволяет сократить площадь необходимых фотоэлементов на 75 процентов, что существенно снижает материальные затраты и открывает новые архитектурные возможности.
Практические испытания подтверждают жизнеспособность разработки. Прототип диаметром в один дюйм успешно питает 10-милливаттный вентилятор под прямыми солнечными лучами. Система совместима с высокоэффективными фотоэлементами, включая арсенид галлия, что дополнительно повышает общую эффективность преобразования энергии.
Профессор Вэй Ху, соавтор исследования, добавил:
Дизайн концентратора представляет шаг вперед в интеграции солнечных технологий в застроенную среду без ущерба для эстетики.
Многослойные пленки изготавливаются с помощью фотовыравнивания и полимеризации, что позволяет масштабировать производство до промышленных объемов через рулонные технологии.
А долгосрочная стабильность покрытия при длительном воздействии внешних факторов делает технологию практичной для массового внедрения. Система легко интегрируется в существующие оконные конструкции, что открывает возможности для модернизации городской инфраструктуры без реконструкции зданий.
Исследователи планируют улучшить широкополосную эффективность и контроль поляризации технологии. Команда также изучает применение разработки за пределами строительной отрасли, включая сельскохозяйственные теплицы и прозрачные солнечные панели. Конечная цель – превратить пассивные стеклянные поверхности в активные энергогенерирующие элементы зданий по всему миру.
Об авторе
