Milieuvriendelijke bouwtrends hebben de populariteit vergroot van raamcoatings die de verwarmings- en koelingskosten laag houden door onnodige delen van zonlicht te blokkeren. Ze hebben ook wetenschappers en ingenieurs geïnspireerd om dunne, doorzichtige zonnecellen om van ramen miniatuur elektriciteitsgeneratoren te maken. Onderzoekers in China zijn een stap verder gegaan en hebben deze twee functies gecombineerd in één raam-compatibel materiaal dat de energie-efficiëntie van een gemiddeld huishouden zou kunnen verdubbelen. Hun werk verschijnt op 3 juli in het tijdschrift Joule .

"Gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche energie is een goed voorbeeld van een markt waar silicium fotovoltaïsche, ondanks hun lage prijs en prestaties, zijn niet de meest geschikte vanwege hun saaie uiterlijk en zwaarte, " zegt senior auteur Hin-Lap Yip, een professor in materiaalkunde en techniek aan de South China University of Technology. "In plaats daarvan, we kunnen van organische fotovoltaïsche energie semi-transparant maken, lichtgewicht, en kleurrijke films die perfect zijn om van ramen elektriciteitsgeneratoren en warmte-isolatoren te maken."

Om een ​​prototype te bouwen dat tegelijkertijd elektriciteit kan leveren en overmatige verwarming kan voorkomen, de onderzoekers - die bovendien werden geleid door Fei Huang, ook een professor materiaalwetenschap aan de South China University of Technology - moest een drieweg evenwichtsoefening uitvoeren tussen het oogsten van licht voor elektriciteitsopwekking, blokkeren voor warmte-isolatie, en het verzenden zoals een venster dat normaal zou doen. Mengen en matchen van materialen en chemische verbindingen die eerder voor deze verschillende doeleinden zijn voorgesteld, ze stelden een apparaat samen dat de bekende zichtbare delen van zonlicht doorlaat, het infraroodlicht teruggedraaid (een grote boosdoener van de verwarming), en zette het nabij-infrarode gebied daartussen om in een elektrische stroom.

Back-of-the-envelop berekeningen suggereren dat in theorie, het installeren van ramen met dubbele elektriciteitsopwekking en warmte-isolerende eigenschappen zou de afhankelijkheid van een gemiddeld huishouden van externe elektrische bronnen met meer dan 50% kunnen verminderen. Hoewel die schatting ervan uitgaat dat elke vierkante centimeter van elk raam zou worden bekleed met multifunctionele zonnecellen, het vereist slechts een lichte stijging van de vermogensconversieprestaties van het cijfer van 6,5% gerealiseerd door Yip, Huang, en hun collega's. "Voor deze demonstratie we gebruiken niet eens de beste organische fotovoltaïsche systemen die er op dit gebied zijn. Hun efficiëntie verbetert snel, en we verwachten de prestaties van deze uniforme raamfolie op zonnecellen continu te kunnen verbeteren, "zegt Jippie.

Deze materialen met dubbele functie staan ​​nog in de kinderschoenen, maar de auteurs verwachten dat ze de weg vrijmaken voor nieuwe nuttige technologieën. "Het maken van warmte-isolerende multifunctionele halftransparante polymere zonnecellen is nog maar het begin van het verkennen van nieuwe toepassingen van organische fotovoltaïsche energie. " zegt Yip. "Een versie op maat voor zelfaangedreven kassen is slechts een van de vele impactvolle producten die we voor de toekomst willen ontwikkelen."