Μια νέα διάφανη επίστρωση έχουν δημιουργήσει επιστήμονες από την Κίνα, η οποία θέλουν να μπορεί να εφαρμόσει σε κάθε παράθυρο και να το μετατρέπει σε φωτοβολταϊκό.
Η συγκεκριμένη επίστρωση αποτελεί εφεύρεση μιας επιστημονικής ομάδας από το Πανεπιστήμιο της Ναντσίνγκ, η οποία έχει αναπτύξει ήδη ένα μικρό πρωτότυπο μοντέλο. Αν τα μέλη της πετύχουν τον στόχο τους, τότε, θα υπάρχουν τεράστιες δυνατότητες ηλεκτροδότησης, αλλά με φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.
Γνωστή κι ως «άχρωμος μονοκατευθυντικός ηλιακός συμπυκνωτής περιθλατικού τύπου (CUSC)» , η συγκεκριμένη επίστρωση κατευθύνει ορισμένα φωτόνια ηλιακού φωτός στις πλευρές του πάνελ του παραθύρου και στην συνέχεια τα μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ άλλο φως διέρχεται από αυτήν.
«Ο σχεδιασμός του CUSC είναι πρωτοποριακός στην ενσωμάτωση της ηλιακής τεχνολογίας στο δομημένο περιβάλλον, χωρίς να χάνεται η αισθητική》, λέει ο οπτικός μηχανικός Γουέι Χου. «Αντιπροσωπεύει μια πρακτική και κλιμακωτή στρατηγική για τη μείωση του άνθρακα και την ενεργειακή αυτάρκεια».
Η νέα επίστρωση υπερτερεί των υπαρχουσών επιλογών σε διαφάνεια, επεκτασιμότητα και αποτελεσματικότητα, σύμφωνα με τους επιστήμονες. Η επίστρωση εξακολουθεί να επιτρέπει τη διέλευση την διέλευση του ορατού φωτός σε ποσοστό 64,2 % και διατηρεί την χρωματική ακρίβεια σε ποσοστό 91,3 %.
Η επίστρωση αποτελείται από χοληστρικούς υγρούς κρυστάλλους (CLCs), οι οποίοι έχουν ιδιότητες, που επιτρέπουν τις απαραίτητες αλληλεπιδράσεις με το φως, καθώς αυτό διέρχεται. Έτσι, με αρκετά διαφορετικά στρώματα από τέτοιους κρυστάλλους, είναι σε θέση να καλύψει όλο το φάσμα του φωτός.
Το κρίσιμο είναι ότι μόνο μία πόλωση του φωτός – δηλαδή ένας από τους πολλαπλούς τρόπους με τους οποίους το φως κινείται ως κύμα – παγιδεύεται κι απορροφάται για να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό επιτρέπει στο παράθυρο να συνεχίσει να λειτουργεί ως παράθυρο.
«Σχεδιάζοντας τη δομή των χοληστερικών μεμβρανών υγρών κρυστάλλων, δημιουργούμε ένα σύστημα, που διαθλά επιλεκτικά το κυκλικά πολωμένο φως, οδηγώντας το στον γυάλινο κυματοδηγό και σε απότομες γωνίες», λέει ο οπτικός μηχανικός Ντεγουέι Ζανγκ.
Σε δοκιμές, που χρησιμοποιήθηκε πράσινο φως από λέιζερ (το χρώμα στο οποίο το ανθρώπινο μάτι είναι πιο ευαίσθητο) καταγράφηκε και μετατράπηκε το 38,1 % της διαθέσιμης ενέργειας, που αποτελεί ένα αρκετά υψηλό ποσοστό για την συγκεκριμένη τεχνολογία. Σε δοκιμές με πιο ρεαλιστικές συνθήκες και με το πλήρες φάσμα φωτός, η συνολική απόδοση ήταν 18,1 %.
Οι επιστήμονες έχουν ήδη καταφέρει να αναπτύξουν ένα πρωτότυπο μοντέλο, μεγέθους 1 ίντσας, χρησιμοποιώντας την επίστρωση, το οποίο μαζεύει αρκετή ενέργεια για την λειτουργία ενός ανεμιστήρα. Αν εφαρμοστεί και σε παράθυρα πλήρους μεγέθους, θα μπορούσε ενδεχομένως να παραχθεί ουσιώδης ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.
Καθώς η επίστρωση μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα συνηθισμένο παράθυρο, δίχως πολλές τροποποιήσεις, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι θα βγει στην αγορά. Ωστόσο, υπάρχουν ακόμη αρκετά, που πρέπει να γίνουν, πριν συμβεί αυτό. Συγκεκριμένα, οι επιστήμονες αναφέρουν ότι μπορούν να γίνουν περισσότερα για να βελτιωθεί η σταθερότητα και η παραγωγή της επίστρωσης, ενώ πρέπει επίσης να βελτιωθεί και η αποτελεσματικότητα της μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε χρήσιμη ηλεκτρική. Αυτήν την στιγμή, το σχετικό ποσοστό είναι αρκετά χαμηλό (3,7 %).
«Για να αυξηθεί η παραγωγή, πρέπει να ληφθούν υπόψη αρκετές βελτιώσεις στα υλικά και στις διαδικασίες», γράφουν οι επιστήμονες στην δημοσιευμένη εργασία τους.
Η σχετική έρευνα των επιστημόνων του Πανεπιστημίου της Ναντσίνγκ έχει δημοσιευθεί στο PhotoniX.
Επιμέλεια: Σταύρος Μαρινόπουλος / Πηγή πληροφόρησης και φωτογραφικού υλικού: Science Alert (https://www.sciencealert.com/scientists-create-clear-coating-to-invisibly-turn-windows-into-solar-panels)
