Окна предназначены, чтобы впускать в помещение дневной свет. Но в летние месяцы вместе с дневным светом в помещение может проникать жара. Этот нежелательный побочный эффект вынуждает людей месяцами не выключать кондиционеры. Но новые умные окна могут частично решить проблему летней жары. Они автоматически меняют прозрачность при нагревании солнечными лучами, сохраняя прохладу в помещении. А еще они умеют вырабатывать электричество.
Симбиоз технологий
Стекло, меняющее цвет при яркой освещенности, существует уже давно. Как правило, его используют при изготовлении линз для очков-хамелеонов. Более поздние эксперименты в этой сфере привели к созданию электронного стекла, прозрачность и оттенок которого можно менять по команде.
Одновременно с этим, набирают популярность полупрозрачные солнечные элементы. Они все еще не настолько производительны, как обычные непрозрачные панели, но уже достаточно эффективны, чтобы их можно было устанавливать в окна.
Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США (NREL) решили объединить две эти технологии в одно устройство. В результате получилась “термохромная фотоэлектрическая” панель, которая темнеет при воздействии солнечного света и одновременно преобразует этот свет в электроэнергию.
Панель состоит из тончайшего слоя перовскита, расположенного между двумя стеклами. Пространство между слоями заполнено парами растворителя. При низкой температуре перовскит остается прозрачным, позволяя окну пропускать свет как обычно. Но при нагреве пар воздействует на кристаллическую структуру перовскита, постепенно делая его все менее прозрачным. Чем жарче снаружи, тем сильнее затемнена комната. А чем более непрозрачным становится перовскит, тем лучше он преобразует свет в электричество.
Затенение начинается при температуре от 35 до 46 градусов Цельсия. При этом окна могут переключаться между различными цветами, от прозрачного до желтого, оранжевого, красного и коричневого. На смену цвета уходит около семи секунд.
В идеале, термохромные фотоэлектрические окна могут убить двух зайцев одним выстрелом. С одной стороны, они снизят потребность людей в кондиционерах. С другой - обеспечат здания дополнительной электроэнергией.
По словам разработчиков, коммерческий продукт на основе технологии может быть разработан в течение года.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
