Китайские учёные сделали прорыв в создании строительных материалов, которые смогут самостоятельно производить «зелёную» энергию. Речь идёт о люминесцентных солнечных концентраторах (LSC) — прозрачных стеклянных панелях, которые одновременно пропускают свет и преобразуют солнечное излучение в электричество.
Как работает солнечное стекло
Технология LSC основана на особом люминесцентном стекле. Оно поглощает часть солнечного спектра, испускает свет и направляет его к солнечным элементам, встроенным по краям панели.
Ранее для таких решений применялись нанокристаллы, однако их производство оказалось дорогим и малопригодным для массового применения: процесс занимает много времени, требует больших объёмов растворителей и даёт низкий выход продукта. Кроме того, повреждённое стекло невозможно переработать, что делает его одноразовым и неэкологичным.
Учёные искали способ упростить производство и одновременно сделать материал более долговечным и пригодным для повторного использования.
Новый материал
Группа исследователей под руководством профессора Сиянь Ли (Университет Нанкай, Китай) представила альтернативу — новый фосфор ETP2SbCl5. Его можно синтезировать при комнатной температуре с помощью простого раствора, а затем превратить в стекло при нагреве.
Испытания показали высокие характеристики:
- коэффициент преобразования энергии — 5,56 %;
- оптическая эффективность — 32,5 %;
- средняя прозрачность — 78,3 %.
Материал также эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение (ниже 420 нм) и создаёт интенсивное свечение благодаря механизму «самозахваченных экситонов». Это позволяет более эффективно направлять энергию к солнечным элементам по краям панели.
Преимущества технологии
Главное отличие нового стекла — его самовосстановление и переработка. При нагреве до 200 °C материал возвращается в исходное состояние, сохраняя до 95 % первоначальной эффективности даже после десяти циклов преобразований.
Это делает его не только экологичным, но и экономичным: вместо замены панелей их можно «переплавить» и использовать повторно. Помимо солнечной энергетики, такие материалы могут применяться и в других сферах — например, в светодиодах или системах защиты от подделок.
Если технология будет масштабирована, здания будущего смогут получать электроэнергию прямо из своих окон. Прозрачные панели станут не только архитектурным элементом, но и источником чистой энергии, а благодаря долговечности и перерабатываемости — снизят нагрузку на окружающую среду.
Исследование опубликовано в журнале Light: Science & Applications.
