Окна будущего: Китайские ученые создали прозрачное покрытие, превращающее стекла в солнечные батареи
Ученые из Китая совершили прорыв в области солнечной энергетики, разработав инновационный способ генерации энергии прямо из окон. Они создали прозрачное покрытие на основе холестерических жидких кристаллов (ХЖК), которое наносится на стекло и перенаправляет солнечный свет к его краям, где энергия улавливается и преобразуется в электричество.
Эта технология, названная «бесцветным однонаправленным солнечным концентратором» (CUSC), призвана решить ключевые проблемы существующих «солнечных окон». Современные аналоги часто тонированы, искажают вид из окна и обладают низким КПД (около 20%), что ограничивает их широкое применение.
Новый подход кардинально меняет ситуацию. Покрытие из ХЖК, знакомое нам по термометрам и дисплеям, абсолютно прозрачно и не меняет цвет стекла. Его многослойная структура действует как сеть невидимых зеркал, эффективно «перекачивая» свет к узким краям окна. Там установлены традиционные кремниевые фотоэлементы, которые и вырабатывают электричество.
Прототип системы, испытанный на небольшом стекле диаметром 2,5 см, смог обеспечить энергией небольшой вентилятор мощностью 10 мВт. По расчетам ученых, полноразмерное окно шириной 2 метра сможет увеличить количество собираемой солнечной энергии в 50 раз.
Продолжение и перспективы:
Несмотря на впечатляющий результат, перед массовым внедрением технологии предстоит решить ряд практических задач. Ключевой вопрос — долговечность и защита хрупкого покрытия от суровых погодных условий: дождя, града, ультрафиолета, а также от загрязнений и регулярной мойки окон. В исследовании не упоминается о защитном слое, который, если его добавить, должен оставаться абсолютно прозрачным и не снижать эффективность работы концентратора.
Наиболее перспективным регионом для применения таких окон видятся мегаполисы вблизи экватора, где количество солнечных дней в году максимально. Однако возникает и другой вопрос: как эта технология повлияет на естественное освещение и обогрев помещений солнечным теплом зимой? Не приведет ли отвод света к краям стекла к тому, что комнаты станут холоднее и темнее?
Тем не менее, это изобретение знаменует собой значительный шаг к созданию зданий с нулевым энергопотреблением. Оно идеально вписывается в концепцию «умных городов», где каждый элемент инфраструктуры, включая окна небоскребов, работает на энергоэффективность. Если инженерам удастся сделать технологию коммерчески viable (жизнеспособной) и решить вопросы масштабирования и защиты, в будущем наши дома и офисы смогут генерировать электричество буквально из воздуха и света, не жертвуя при этом эстетикой и видом из окна.
