Фев
2019
Новые умные окна затемняют в солнце-и в то же время производят электричество
11 Фев 2019
glass_16x9.jpg
Перовскитные  окна могут как охлаждать, так и питать здания. КРИС БАРБАЛИС

Солнечная энергия претерпела революцию в последние годы, благодаря выскочившему семейству кристаллических материалов, называемых перовскитами. Теперь перовскиты трансформируют окна, держа их чистыми в холодные дни,но превращая их в темное летнее солнце. Две исследовательские группы сообщают, что они создали перовскит-тонированные окна, которые не только переходят на основе температуры, но и собирают энергию, как солнечные батареи. Новая технология может однажды помочь охлаждать здания, затеняя солнечный свет и генерируя энергию для загрузки.


"Умные окна", которые переключаются между прозрачными и непрозрачными, существуют уже несколько десятилетий. Например, самолет Boeing 787 Dreamliner использует так называемые электрохромные окна, которые требуют внешнего источника питания для затемнения. Но такие окна не смогли оказать широкого влияния на строительный рынок из-за их более высокой стоимости, несоответствий в их способности блокировать наружный свет, а для некоторых-и их спроса на внешнюю электроэнергию. 


Concept-illustration-2.jpg Но перовскиты предлагают возможный путь к умным окнам и солнечным окнам одновременно. Перовскиты-это материалы, изготовленные из смеси элементов с определенной кристаллической структурой, и солнечные элементы, изготовленные из них, почти так же эффективны при преобразовании солнечного света в электричество, как современные кремниевые солнечные панели: лучшие из них преобразуют более 22% энергии в солнечном свете в электричество, по сравнению с 25% для кремния. Изменяя элементарные компоненты перовскитов, исследователи могут также контролировать их прозрачность. Более того, исходные материалы для перовскитов намного дешевле, чем существующие солнечные элементы.Первое продвижение в объединении всех этих функций произошло в ноябре 2017 года, когда исследователи сообщили, что они создали солнечное окно перовскита на основе свинца, которое переключилось с прозрачного на непрозрачное когда температура достигает 60 ° C. При более низких температурах перовскит в центре фотоэлемента образует комплекс с органическим соединением, называемым метиламином. При нагревании метиламин испаряется и отрывается от перовскита, в результате чего последний темнеет и поглощает солнечный свет. Когда тепло рассеивается, или когда солнце садится, или в течение зимы, пар метиламина возвращается в перовскит, снова превращая его в прозрачный. Утепленный перовскит преобразует до 11,3% своей энергии в электричество.Солнечные окна затемняют и собирают силу под солнцем лета и поворачивают прозрачно когда падения температур. Тем не менее, окна имеют свои недостатки. Самое большое заключается в том, что эффективность солнечных батарей падает после того, как только несколько раз переключаясь взад и вперед, вероятно, потому, что метиламин не в состоянии полностью вернуть перовскит к его начальной кристаллической организации. Таким образом, почти год изобретатели окна—во главе с Химиком Натаном Нилом и инженером—механиком Лэнсом Уилером из Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Голдене, штат Колорадо-работали, чтобы придумать другой рецепт перовскита, который мог бы переключиться без химической реакции метиламина.

Пейдонг Янг, химик Калифорнийского университета в Беркли, избил их до удара . Сегодня Ян сообщает в природе материалы что его команда создала на основе цезия перовскит солнечное окно, которое становится непрозрачным и производит электричество при нагревании, но без метиламина. Это позволяет повторно переключаться между окнами без снижения производительности. "Это привлекательная идея, что у вас будет возможность солнечных батарей и умное окно одновременно”, - говорит Майкл МакГи, ученый-материалолог из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, который изучает как Перовские солнечные батареи, так и умные окна. 

У новейших солнечных окон все еще есть свои недостатки. Для начала, они не переключают от прозрачного к опаковому если нагретый к больше чем 100 ° К. плюс, их эффективность только около 7%, наилучшим образом под обычными фотоэлементами. McGehee отмечает, что в дополнение к их стабильности и эффективности вопросов, все окна перовскит имеют красноватый оттенок для них, когда непрозрачный. ” Это очень важно, - говорит Макги, поскольку большинство строителей уклоняются от использования цветных окон. Тем не менее, Ян говорит, что он и его коллеги уже придумали вариацию, которая переключается между 50°C–60°C; они просто ждут, пока они смогут улучшить эффективность его Солнечной конверсии. Охота продолжается на новых перовскитов, удовлетворяющих всем требованиям к окнам будущего.