پنجره‌هایی که برق تولید می‌کنند

به گزارش ایسنا، دانشمندان چینی یک پوشش شفاف جدید توسعه داده‌اند که می‌توان آن را روی هر پنجره استانداردی اعمال کرد تا آن را به یک پنل خورشیدی مؤثر تبدیل کند. این امر در حالی است که شفافیت پنجره پابرجا باقی می‌ماند.

این فناوری توسط تیمی از «دانشگاه نانجینگ»(Nanjing University) در چین انجام شده است و پژوهشگران در گذشته یک نمونه اولیه کوچک و کاربردی را توسعه داده‌اند. اگر این فناوری در تمام پنجره‌های موجود در جهان عرضه شود، می‌توانیم مبحث انرژی سبز را گسترش دهیم.

به نقل از ساینس‌آلرت، این پوشش که موسوم به «متمرکزکننده خورشیدی پراش‌گونه بی‌رنگ و یک‌جهته»(CUSC) است، برخی از فوتون‌های نور خورشید را به کناره‌های پنل پنجره هدایت می‌کند. سلول‌های «فتوولتائیک»(photovoltaic) نصب‌شده آنها را به برق تبدیل می‌کنند و باقی نور همچنان از آن عبور می‌کند.

«وی هو»(Wei Hu) مهندس اپتیک می‌گوید: طراحی این فناوری گامی رو به جلو در ادغام فناوری خورشیدی در محیط‌های ساخته شده بدون از دست دادن زیبایی‌شناسی است. این یک استراتژی عملی و قابل مقیاس‌بندی برای کاهش کربن و خودکفایی انرژی محسوب می‌شود.

این پوشش جدید از نظر شفافیت، مقیاس‌پذیری و کارایی از گزینه‌های موجود بهتر عمل می‌کند. این پوشش همچنان اجازه عبور ۶۴/۲ درصد از نور مرئی را می‌دهد و دقت رنگ ۹۱/۳ درصدی را حفظ می‌کند.

این ماده از «بلورهای مایع کلستریک»(CLCs) ساخته شده است که دارای خواصی هستند که امکان تعاملات لازم با نور را هنگام عبور از آن فراهم می‌کنند. این پوشش با چیدمان لایه‌های مختلف این بلور، قادر است تمام طیف نور را پوشش دهد. نکته‌ مهم این است که تنها یک قطبش نور که یکی از چندین راهی است که نور به صورت موج حرکت می‌کند، به دام می‌افتد و برای تبدیل به انرژی از آن خارج می‌شود. این امر باعث می‌شود که پنجره به روال عادی کار خود ادامه دهد. 

یکی از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: ما با مهندسی ساختار لایه‌های «بلور مایع کلستریک»، سامانه‌ای ایجاد می‌کنیم که به طور انتخابی نور قطبیده دایره‌ای را پراش می‌دهد و آن را با زوایای تند به موج‌بر شیشه‌ای هدایت می‌کند.

«موج‌بر» ساختاری است که امواجی چون امواج الکترومغناطیسی یا امواج صوتی را هدایت و منتقل می‌کند.

کارایی این فناوری در آزمایش‌ها با استفاده از نور لیزر سبز، ۳۸/۱ درصد از انرژی موجود جذب و تبدیل شد که حداکثر پتانسیل این فناوری است. کارایی کلی آن در آزمایش‌هایی با شرایط واقع‌بینانه‌تر و طیف کامل نور، ۱۸/۱ درصد بود.

پژوهشگران در گذشته موفق شده بودند یک نمونه اولیه ۲/۵ سانتی‌متری را با استفاده از این پوشش توسعه دهند که به اندازه کافی انرژی برای تامین برق یک فن کوچک را تولید می‌کند. اگر این به یک پنجره کامل تبدیل شود، پتانسیل تولید مقدار قابل توجهی برق را دارد. این پوشش می‌تواند بدون نیاز به تغییرات زیاد روی پنجره‌های معمولی اعمال شود و این تیم امیدوار است که این فناوری از نظر تجاری قابل دوام باشد.

پژوهشگران خاطرنشان کردند: کارهای بیشتری می‌توان برای بهبود پایداری و ساخت این پوشش انجام داد و کارایی تبدیل نیرو نیز باید بهبود یابد. این کارایی شامل کل مقدار انرژی ورودی خورشیدی است که واقعاً به برق قابل استفاده تبدیل می‌شود. در حال حاضر این رقم در حدود ۳/۷ درصد است. ما برای افزایش تولید، چندین بهبود در مواد و رویه‌ها باید در نظر بگیریم.

این مطالعه در مجله PhotoniX منتشر شده است.