العلماء يصنعون طلاءًا شفافًا لتحويل النوافذ بشكل غير مرئي إلى ألواح شمسية: ScienceAlert

طور العلماء طلاءً جديدًا وواضحًا يمكن تطبيقه على أي نافذة قياسية لتحويلها إلى نافذة فعالة لوحة شمسية – مع الحفاظ على النافذة شفافة إلى حد كبير.

إنه عمل فريق من جامعة نانجينغ في الصين، وقد طور الباحثون بالفعل نموذجًا أوليًا صغيرًا للعمل. قم بتوسيع نطاق ذلك عبر جميع النوافذ المتاحة في العالم، ويمكننا أن نتحدث عن تيراواط الطاقة الخضراء.

يُعرف هذا الطلاء تقنيًا باسم “مكثف شمسي عديم اللون وأحادي الاتجاه من النوع الحيود” (CUSC)، ويقوم الطلاء بتوجيه بعض فوتونات ضوء الشمس إلى جوانب لوحة النافذة حيث يتم تركيب الخلايا الكهروضوئية. تحويلها إلى كهرباء، بينما يمر الضوء الآخر.

متعلق ب: الألواح الشمسية العائمة عند خط الاستواء يمكن أن توفر طاقة غير محدودة تقريبًا

“يعد تصميم CUSC خطوة إلى الأمام في دمج تكنولوجيا الطاقة الشمسية في البيئة المبنية دون التضحية بالجماليات.” يقول المهندس البصري وي هو. “إنها تمثل استراتيجية عملية وقابلة للتطوير للحد من الكربون والاكتفاء الذاتي من الطاقة.”

هذا الطلاء الجديد يتفوق على الخيارات الموجودة من حيث الشفافية وقابلية التوسع والكفاءة، وفقًا للباحثين. لا يزال الطلاء يسمح بـ 64.2 بالمائة من الضوء المرئي من خلال ويحافظ على دقة الألوان بنسبة 91.3 بالمائة.

المادة مصنوعة من بلورات الكولسترول السائلة (CLCs)، التي لها خصائص تمكن من التفاعلات الضرورية مع الضوء أثناء مروره. من خلال تكديس طبقات مختلفة من CLCs، يكون الطلاء قادرًا على تغطية الطيف الكامل للضوء.

والأهم من ذلك، واحد فقط استقطاب الضوء – لذا فإن إحدى الطرق المتعددة التي يتحرك بها الضوء كموجة – يتم احتجازها وسحبها لتحويلها إلى طاقة. يتيح ذلك للنافذة الاستمرار في العمل كنافذة.

“من خلال هندسة بنية أفلام الكريستال السائل الكولسترية، قمنا بإنشاء نظام ينحرف بشكل انتقائي الضوء المستقطب دائريًا، ويوجهه إلى الدليل الموجي الزجاجي بزوايا شديدة الانحدار.” يقول المهندس البصري ديوي تشانغ.

وفي الاختبارات التي استخدمت ضوء الليزر الأخضر – اللون الذي تكون عيون الإنسان أكثر حساسية له – تم التقاط وتحويل 38.1% من الطاقة المتاحة، وهو الحد الأقصى المحتمل لهذه التكنولوجيا. وفي الاختبارات التي استخدمت ظروفًا أكثر واقعية وطيف الضوء الكامل، بلغت الكفاءة الإجمالية 18.1 بالمائة.

لقد تمكن الباحثون بالفعل من تطوير نموذج أولي بقياس 1 بوصة باستخدام الطلاء، الذي يجمع طاقة كافية لتشغيل مروحة صغيرة. قم بتوسيع نطاق ذلك إلى نافذة كاملة الحجم، ويمكن توفير كمية كبيرة من الكهرباء يحتمل أن تتولد.

نظرًا لأنه يمكن تطبيق الطلاء على النوافذ العادية، دون إجراء الكثير من التعديلات، يأمل الفريق أن يصبح هذا قابلاً للتطبيق تجاريًا – على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل حدوث ذلك.

ويقول الباحثون إنه يمكن القيام بالمزيد لتحسين استقرار الطلاء وتصنيعه، ويجب تحسين كفاءة تحويل الطاقة أيضًا – الكمية الإجمالية للكهرباء الواردة. طاقة شمسية وهذا ما يجعلها في الواقع كهرباء صالحة للاستخدام. وفي الوقت الحالي، يبلغ هذا الرقم أ منخفضة نسبيا 3.7 بالمئة.

“لزيادة الإنتاج، يجب النظر في العديد من التحسينات في المواد والإجراءات.” يكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.

وقد تم نشر البحث في فوتونيكس.