Вчені створили скло, яке саме регулює прозорість і при цьому виробляє та зберігає енергію

У майбутньому скла з регульованою прозорістю стануть 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 шибки, які не тільки самі змінюють прозорість, але й самі себе забезпечують живленням за рахунок сонячних променів.

В одному прототипі дослідники з університету Хенаньського об’єднали сонячну генерацію на основі тонкоплівкових фотоелементів з кестериту (CZTSSe) і електрохромне скло на основі біметалічного оксиду нікелю-кобальту (NiCoO 2) . Представлений прототип не лише реалізує інтеграцію функцій саможивлення та інтелектуального регулювання рівня пропускання сонячного випромінювання, а й розширює свої можливості до збереження енергії.

Вчені створили сонячний елемент на основі скляної підкладки, покритої молібденом (Mo), поглиначем з кестериту, буферним шаром на основі сульфіду кадмію (CdS), шаром оксиду цинку (ZnO), шаром оксиду індію-олова (ITO), мага та з металевими контактами зі срібла (Ag).

Для отримання електрохромних плівок NiCoO₂ для вікон використовувалася технологія хімічного осадження з ванни (CBD). Завдяки пористій структурі нанопластів та синергетичному ефекту взаємодії нікелю та кобальту, плівки NiCoO₂ та електрохромні «розумні» вікна на їх основі показали відмінні електрохімічні, електрохромні та енергоощадні характеристики.

Для накопичення енергії в склі в нього була інтегрована плівка титану оксиду (TiO₂). Вона одночасно характеризується відмінними електрохромними властивостями (змінює прозорість та (або) колір при подачі електрики) та властивостями накопичувати іони.

При випробуваннях у стандартних умовах освітленості підготовлене таким чином скло (вікно) показало енергоспоживання 318,3 мВт·ч/м² та загальну ефективність 2,15 %, що, на думку фахівців, можна порівняти з більшістю розроблених на сьогодні вікон із підтримкою фотовольтаїки.

«Зокрема, завдяки пористій структурі масивів нанопластів і біметалевому синергетичному ефекту електрохромні плівки NiCoO₂ демонструють велику 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 та утримувало її рівень тривалий час. При цьому тонування стекол було нейтральним, що вітатиметься більшістю користувачів (зазвичай воно різних відтінків).

Вчені підкреслюють, що головним своїм завданням вони бачили використання мінералу кастериту для виробництва розумного скла. Він доступний, легко синтезується із широко поширених хімічних елементів і тому ідеальний для масового впровадження. Вони продовжать працювати над проектом, щоб покращити ККД скла та відпрацювати масове виробництво, хоча не обіцяють прийти до цього у стислий термін. Але можливість модулювати світло- та теплопередачу в приміщенні, одночасно виробляючи енергію шляхом фотоелектричних елементів, безперечно є привабливою для подальшої роботи над цим напрямком.