Innovatieve venstercoating isoleert warmte & genereert elektriciteit

• Een unieke venstercoating-techniek kan de energie-efficiëntie van een gemiddeld huishouden verbeteren.
• De semi-transparante fotovoltaïsche cellen zijn lichtgewicht en kleurrijke films die ramen in warmte-isolatoren en elektriciteitsgeneratoren omzetten.

De trend van milieuvriendelijk bouwen, vaak aangeduid als groen bouwen, heeft de populariteit van geavanceerde venstercoatings verhoogd die koel- of verwarmingskosten drukken door onnodige zonnestraling te blokkeren.

De groen bouwpraktijk complementeert de traditionele bouwontwerpzorgen van nut, duurzaamheid, economie en comfort. Ze hebben ingenieurs en onderzoekers geïnspireerd om dunne, doorzichtige zonnecellen te ontwikkelen die ramen in kleine elektriciteitsgeneratoren kunnen transformeren.

Zou het niet ongelooflijk zijn als deze twee functies gecombineerd kunnen worden in één raam-compatibel materiaal? Nu heeft een team materiaalingenieurs in China hetzelfde bereikt. Ze hebben een unieke coating-techniek gebouwd om de energie-efficiëntie van een gemiddeld huishouden te verbeteren.

Semi-transparante organische fotovoltaïsche cellen

Commerciële warmte-controle vensterbladen zijn gemaakt van silicium-fotovoltaïsche cellen, die toegepast worden op het exterieur of interieur van het glasraam om de hoeveelheid zichtbaar, ultraviolett en infrarood licht van de zon te verminderen. Echter, ze leveren geen geweldige prestaties op vanwege hun zwaarte en saaie uitstraling.

In plaats van alleen de venstercoating toe te passen met transparante zonnecellen, bouwden de wetenschappers semi-transparante fotovoltaïsche cellen: ze zijn licht en kleurrijke films die ramen in warmte-isolatoren en elektriciteitsgeneratoren omzetten.

Ze introduceerden verder een gedistribueerde Bragg-reflector op de bovenkant van het siliciumblad om de nabij-infrarood licht selectief te reflecteren terwijl fatsoenlijke transparantie voor de zichtbare golflengtes behouden blijft. Dit maximaliseert de warmte-isolatie zonder de elektriciteitsopwekking en optische eigenschappen van organische fotovoltaïsche cellen te offeren.

Referentie: ScienceDirect | doi:10.1016/j.joule.2018.06.006

Het filtert de infrarood-golflengtes (verantwoordelijk voor opwarming) uit, terwijl zichtbaar licht doorlaat en energie oogst uit nabij-infrarood stralen van de zon.

Multifunctionele semi-transparante organische fotovoltaïsche cellen

De semi-transparante organische fotovoltaïsche cellen zijn in staat om meer dan 6 procent vermogensomzettings-efficiëntie te genereren met 25 procent hoge zichtbare lichttransmissie, en meer dan 80 procent infrarood-stralingafwijzingsratio.

Verwachte resultaten

Volgens de onderzoekers kan het installeren van ramen uitgerust met dubbele warmte-isolerende en elektriciteitsproducerende eigenschappen de afhankelijkheid van een gemiddeld huishouden van elektriciteitsbronnen met meer dan 50 procent verlagen.

De onderzoekers toonden ook aan dat deze organische fotovoltaïsche cellen gefabriceerd kunnen worden op dunne plastic substraten zoals polyetheen naftalaat. Vergeleken met glas-gebaseerde fotovoltaïsche cellen, tonen naftalaat-gebaseerde flexibele apparaten een verminderde Fill Factor-waarde door mindere transmissie en hogere bladweerstand van polyetheen naftalaat-substraten. Echter, de vermogensomzettings-efficiëntie en gemiddelde zichtbare transmissie werden nog steeds gehandhaafd op 6 procent en 23 procent.

Lees ook: Organische zonnecellen kunnen elektriciteit genereren door snel bewegende elektronen

De efficiëntie kan verder verbeterd worden door de beste organische fotovoltaïsche cellen te gebruiken. Deze venstercoating-materialen zijn nog in hun kinderschoenen, maar de onderzoekers geloven dat het binnenkort nieuwe deuren zal openen voor een verscheidenheid aan toepassingen.