Steklo doseže 5,56 % učinkovitost pretvorbe energije in 32,5 % optično učinkovitost, pri čemer ohrani 78,3 % prosojnost. Pri segrevanju na 200 °C se steklo regenerira, kar ga naredi trajnega in okolju prijaznega.
- Predelovalno in obnovljivo sončno steklo.
- Regenerira se pri 200 °C.
- Ohrani 95 % učinkovitosti po 10 ciklih.
- Prozorno in učinkovito.
- Nadomešča dražje in okolju škodljive tehnologije.
- Resnični potencial za okolju prijazno arhitekturo.
Nova generacija sončnega stekla z okolju prijazno bistvo
Raziskovalci na Kitajskem utirajo pot gradbenim materialom, ki ne ščitijo le pred vremenskimi vplivi, ampak tudi neprekinjeno in trajnostno proizvajajo čisto energijo. Luminescentni sončni koncentratorji (LSC) so ena najbolj obetavnih smeri: združujejo prozornost in fotoelektrične lastnosti, ne da bi pri tem motili estetiko zgradb.
Te naprave uporabljajo prosojno fluorescenčno steklo, ki ujame del sončne svetlobe, jo pretvori s pomočjo svetlobnega sevanja in to energijo preusmeri v sončne baterije, nameščene na robovih. Tako se lahko celo okna ali fasade spremenijo v površine, ki proizvajajo električno energijo.
Zbogom, nanokristali: učinkovitost brez zapletov
Do nedavnega so bili večina LSC odvisni od nanokristalov za ustvarjanje fluorescenca. Čeprav so nanokristali učinkoviti v laboratorijskih pogojih, so dragi, težko jih je proizvajati v velikih količinah in so malo trajni: za njihovo proizvodnjo so potrebna strupena topila, počasni postopki in imajo nizko produktivnost. Poleg tega jih po poškodbi ni mogoče reciklirati.
Glede na to omejitev je več raziskovalnih skupin iskalo čistejše in bolj prilagodljive načine proizvodnje fluorescenčnega stekla, pri čemer so se osredotočile na preproste toplotne obdelave in reciklirane materiale, ki omogočajo resnično krožno uporabo.
Preboj: samopopravljivo in reciklirano sončno steklo
Ekipa pod vodstvom profesorja Xiyana Li iz Univerze Nankai je naredila ključni korak. Z uporabo postopka v raztopini pri sobni temperaturi so uspeli sintetizirati nov fosforescenčni rumeni material: ETP₂SbCl₅. Pri segrevanju se ta sestava lahko pretvori v steklo z uporabnimi optičnimi lastnostmi.
Rezultati niso ostali neopaženi. V napravi velikosti le 3×3×0,5 cm³ je novo steklo doseglo učinkovitost pretvorbe energije 5,56 % in optično učinkovitost 32,5 %, kar so dostojni kazalniki, če upoštevamo njegovo povprečno prosojnost 78,3 %, ki je zadostna za dejanske arhitekturne aplikacije.
Najbolj inovativna pa je njegova sposobnost samopopravljanja: pri segrevanju do 200 °C lahko steklo regenerira svojo strukturo in ponovno vzpostavi svojo funkcionalnost. Po desetih ciklih predelave material ohrani 95 % svoje prvotne svetlobne učinkovitosti, kar znatno zmanjša nastajanje odpadkov in podaljša njegovo življenjsko dobo.
Svetlobna učinkovitost in zaščita pred ultravijoličnim sevanjem
Poleg trajnosti ima to steklo ključne fotonske prednosti. Učinkovito absorbira ultravijolično sevanje pod 420 nanometrov in tako ščiti notranje prostore pred škodljivim sevanjem. S pomočjo mehanizma, imenovanega samodejna ekscitonska emisija (STE), to sevanje pretvori v intenzivno luminescenco s kvantno učinkovitostjo 52,6 %.
Ta svetlobni tok se ne izgubi: prehaja skozi steklo do robov, kjer ga čakajo sončne baterije. Taka konstrukcija maksimira zajemanje energije, ne da bi vplivala na estetiko materiala, kar ga naredi idealnega za pametna okna, prosojne strehe in celo mestno pohištvo s sončnimi celicami.
10 let poslušanja vesolja: odkritje, ki je spremenilo fiziko, je danes ogroženo z izginotjem
Veliko več kot laboratorijski eksperiment
Tehnologija, ki jo je razvila ekipa Nankai, je že usmerjena v praktično uporabo. Zaradi svoje sposobnosti, da se večkrat preoblikuje iz fosforja v steklo brez izgube učinkovitosti, je ta material združljiv z modelom krožnega gospodarstva. Mogoče bi bilo proizvajati sončne celice, vgrajene v stavbe, ki se namesto da bi se zavrgle ob poškodbi, regenerirajo s preprosto toplotno obdelavo.
Možnosti pa niso omejene na sončno energijo: njegova uporaba v LED-osvetlitvi ali tehnologijah za zaščito pred ponarejanjem se že obravnava, kar odpira pot k raznoliki in trajnostni verigi ustvarjanja vrednosti.
Takšni dosežki so tudi v skladu z zakonodajnimi spremembami, ki potekajo v nekaterih regijah. V Evropi na primer nova uredba o ekološkem oblikovanju in direktiva o energetski učinkovitosti spodbujata uporabo reciklirnih in učinkovitih materialov v gradbenem in energetskem sektorju. Takšno sončno steklo lahko postane ključni element trajnostnega gradbeništva prihodnosti.
Dražji od diamantov: zbiralci ga lovijo, menihi pa ga varujejo z avtomatskimi puškami
Potencial
Samopopravljivo sončno steklo ni le tehnični preboj: je praktični odgovor na nujno potrebo po dekarbonizaciji naših mest. Njegova uvedba lahko:
- Zmanjša porabo energije v stavbah z vgradnjo sončnih celic neposredno v njihovo površino.
- Zmanjšati količino odpadkov zaradi sposobnosti regeneracije, ki omogoča, da se izogne stalni zamenjavi.
- Izboljšati kakovost mestnega okolja z blokiranjem ultravijoličnega sevanja brez izgube naravne svetlobe.
- Izkoristiti neizkoriščene površine, kot so okna ali strešna okna, za proizvodnjo čiste energije.
- Olajšati ustvarjanje ogljično nevtralnih arhitekturnih projektov, ki ustrezajo najbolj ambicioznim standardom trajnosti.
Če bo mogoče njegovo proizvodnjo učinkovito in dostopno povečati, lahko ta vrsta stekla postane standard v gradbeništvu v sončnih podnebnih razmerah. Zgradbe, ki proizvajajo energijo, se same popravljajo in reciklirajo brez izgube zmogljivosti, niso znanstvena fantastika. Že prihajajo.
