Ferestre care produc energie: cercetătorii din Nanjing transformă sticla în panouri solare invizibile

O echipă de cercetători de la Universitatea Nanjing a dezvoltat un strat solar transparent care transformă ferestrele obișnuite în generatoare de energie, fără a afecta claritatea vizuală a sticlei. Studiul, publicat în jurnalul PhotoniX, prezintă o metodă care ar putea fi aplicată pe scară largă în clădiri, oferind o soluție estetică și eficientă pentru producerea energiei verzi.

Stratul, numit CUSC (Colorless Unidirectional Solar Concentrator), folosește straturi multilaterale de cristale lichide colesterice cu periodicitate laterală submicronică. Acestea redirecționează lumina polarizată către marginile ferestrei, unde sunt instalate celule fotovoltaice pentru colectarea energiei solare. Spre deosebire de concentratoarele tradiționale bazate pe luminescență sau dispersie, CUSC nu distorsionează vizual sticla și menține un nivel ridicat de transparență și fidelitate a culorilor, cu un indice de transmitanță vizibil de 64,2% și un indice de redare a culorilor de 91,3.

Experimentele inițiale au arătat că un prototip de dimensiuni reduse, de aproximativ un inch în diametru, a putut alimenta direct un ventilator de 10 mW sub lumina soarelui. Modelele teoretice indică că o fereastră CUSC de doi metri lățime ar putea concentra lumina solară de 50 de ori, reducând necesarul de celule fotovoltaice cu până la 75%. Sistemul este compatibil cu celulele fotovoltaice performante, inclusiv cele din arsenură de galiu, pentru conversia eficientă a energiei.

Fabricarea straturilor multilayer CLC se realizează prin tehnici de fotoaliniere și polimerizare și poate fi scalată prin procese roll-to-roll, fiind adaptabilă inclusiv pentru retrofitingul ferestrelor existente. Dispozitivul este stabil în timp și rezistent la expunerea îndelungată la lumină.

Profesorul Wei Hu, coautor al studiului, subliniază importanța inovației: „Designul CUSC reprezintă un pas înainte în integrarea tehnologiei solare în mediul construit fără a sacrifica estetica. Este o strategie practică și scalabilă pentru reducerea emisiilor de carbon și pentru creșterea auto-suficienței energetice”.

Cercetătorii intenționează să continue dezvoltarea tehnologiei, pentru a crește eficiența pe întregul spectru solar, a controla mai bine polarizarea luminii și pentru aplicații în sere agricole și ecrane solare transparente. Scopul final este transformarea sticlei pasive în suprafețe active generatoare de energie la scară globală.