Исследовательская группа в Гонконге создала солнечное окно, которое может генерировать энергию на внешней стороне с помощью люминесцентного солнечного концентратора и тепловую энергию на внутренней стороне с помощью прозрачных солнечных поглотителей.

Ученые из Гонконгского университета науки и технологий разработали двухдиапазонное окно селективного сбора солнечной энергии (SSH) на основе прозрачных фотоэлектрических элементов (TPV) и прозрачных солнечных поглотителей (TSA). TSA используются для преобразования ультрафиолетового (УФ) или ближнего инфракрасного (БИК) света путем преобразования его в тепловую энергию.

«Собранная тепловая энергия извлекается вентилируемым воздухом для обеспечения обогрева помещений в холодное время года или снижения нагрузки на охлаждение помещений в жаркое время года», — пояснили исследователи. «Мы продемонстрировали, что окно SSH имеет видимый коэффициент пропускания 42%, эффективность преобразования солнечной энергии в 0,75% и эффективность преобразования солнечной энергии в 24% при повышении температуры вентилируемого воздуха на 10°C».

В качестве внешнего окна группа использовала люминесцентный солнечный концентратор (TPV) на основе квантовых точек (КТ) из сульфида меди, индия и сульфида цинка (CuInS2/ZnS) . Он способен собирать ультрафиолетовый свет и передавать его непрозрачным фотоэлектрическим устройствам, расположенным на краю прозрачной подложки для выработки электроэнергии. Вместо этого TSA использовались для изготовления внутренней стороны окна, где производится и собирается тепло.

«Тепловая энергия в основном извлекается вентилируемым воздухом в зазоре для различных целей, таких как отопление помещений в холодное время года», — сказали в группе.

Ученые изготовили прототип размером 30 см x 30 см x 2,4 см, собрав элементы TPV с TSA на внутренней стороне. Они утверждают, что устройство показало значительный коэффициент пропускания в видимом диапазоне и что оно было способно генерировать мощность 6 Вт на квадратный метр и тепловую мощность около 150 Вт на квадратный метр.

«Тепловая мощность в 25 раз превышает вырабатываемую электроэнергию, что говорит о том, что сбор тепловой энергии имеет первостепенное значение для встроенных в здание окон сбора солнечной энергии», — сказали они. «При сборе тепловой энергии с помощью вентиляции общая эффективность оценивается более чем в 30% при типичных условиях эксплуатации для обогрева помещений зданий».