دانشمندان در آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده (NREL) دستیابی به موفقیت در تولید پنجره ترموکرومیک نسل بعدی را گزارش می دهند. این پنجره ها علاوه بر اینکه نیاز به تهویه مطبوع را کاهش می دهد، برق هم تولید می کند.

گرمای حاصل از تابش نور خورشید از طریق پنجره ها وارد ساختمان شده و باعث گرم شدن فضا می شود. به دنبال آن نیاز است که از سیستم های تهویه هوا و خنک کننده در ساختمان استفاده شود. از آنجا که ساختمانهای مسکونی و تجاری ۷۴٪ کل برق و ۳۹٪ کل انرژی را در ایالات متحده مصرف می کنند، بنابراین ایجاد سایه در پنجره های رنگی به ساختمانها کمک می کند انرژی کمتری مصرف کنند.

چرا به تولید پنجره ترموکرومیک نیازمندیم ؟

این فناوری که “فتوولتائیک ترموکرومیک” نامیده می شود، به پنجره امکان تغییر رنگ می دهد تا از ورود تابش شدید نور خورشید به ساختمان جلوگیری کند. این تغییر رنگ همچنین منجر به تشکیل یک سلول خورشیدی فعال می شود که انرژی را روی سطح تولید می کند. پنجره های فتوولتائیک ترموکرومیک می توانند به ساختمان ها کمک کنند تا به مولد انرژی تبدیل شوند. این پنجره ها به همراه خنک کننده های تابشی بسیار مفید خواهند بود

مکانیزم کار تولید پنجره ترموکرومیک

این تحقیقات بر اساس تحقیقات قبلی NREL در یک پنجره ترموکرومیک است که با گرم شدن آفتاب سطح آن تیره می شود. با تغییر رنگ شیشه های پنجره از شفاف به تیره، پروسکایت ها که در داخل شیشه جاسازی شده اند، برق تولید می کنند. پروسکایت ها نوعی سلول خورشیدی با ساختاربلوری هیبرید آلی-معدنی هالید سرب یا قلع هستند. پروسکایت ها دارای کارایی چشمگیری در مهار نور خورشید هستند.

برایان روزالس، محقق فوق دکترا در NREL گفت: “یک پنجره نمونه اولیه با استفاده از این فناوری می تواند ظرف یک سال ساخته شود”. قبل از این همکاران وی از NREL اولین پنجره فتوولتائیک ترموکرومیک را تولید کردند.

پنجره خورشیدی نسل اول توانست بین رنگ شفاف و قهوه ای مایل به قرمزتغییر رنگ دهد. برای این تغییر رنگ پنجره خورشیدی به دمای بین ۱۵۰ درجه و ۱۷۵ درجه فارنهایت نیاز دارد. در آزمایشات بعدی رنج گسترده ای از رنگها تولید شد که در دمای ۹۵ تا ۱۱۵ درجه فارنهایت کار می کنند. این دمای مورد نیاز در یک روز گرم به راحتی حاصل می شود.

با استفاده از ترکیب شیمیایی و مواد مختلف، محققان همچنین توانستند سرعت تغییر رنگ را نیز افزایش دهند. این زمان از سه دقیقه در پنجره فتوولتائیک ترموکرومیک به حدود هفت ثانیه کاهش یافت.

دانشمندان یک لایه نازک پروسکایت را بین دو لایه شیشه قرار داده و بخار تزریق کردند. بخار واکنشرا تحریک می کند و باعث می شود پروسکایت به شکل های مختلف از یک زنجیره به یک ورق تا یک مکعب برسد. رنگ ها با تغییر شکل پروسکایت پدیدار می شوند. کاهش رطوبت پروسکایت را به حالت شفاف طبیعی خود برمی گرداند.

این تحقیقات دروازه ای به سمت تولید انرژی های تجدید پذیر در ساختمان ها است. و در آینده نزدیک احتمالا به صورت عملی در ساختمان ها مورد استفاده قرار خواهد گرفت.