Chinese doorbraak maakt zonne-energie via ramen écht mogelijk: doorzichtige coating wekt actief stroom op
In dit artikel:
Onderzoekers van de Nanjing University (Jiangsu, China) hebben een transparante, kleurloze zonnecoating ontwikkeld — een zogenoemde cholesteric liquid crystal solar concentrator (CUSC) — die gewoon standaard raamglas in een energieopwekker kan veranderen zonder het zicht te beïnvloeden. De studie, recent gepubliceerd in PhotoniX, beschrijft hoe multilagen van cholesterische vloeibare kristallen met submicronpatronen zonlicht selectief en onder een scherpe hoek door het glas kunnen leiden naar de rand, waar fotovoltaïsche cellen het concentrerende licht omzetten in elektriciteit.
Belangrijke technische prestaties: het gecoate glas blijft helder (gemiddelde lichtdoorlaatbaarheid 64,2%) en behoudt een hoge kleurweergave-index (91,3%), waardoor kleuren natuurgetrouw blijven. Tegelijkertijd kan de coating in het groene deel van het spectrum tot 38,1% van de energie opvangen. Volgens de onderzoekers kan een raam van twee meter breed zonlicht tot circa 50 keer concentreren, waardoor ongeveer 75% minder oppervlak aan zonnecellen nodig is om dezelfde output te bereiken. Een kleinschalig prototype (CUSC-venster van 2,5 cm diameter) draaide onder direct zonlicht een ventilator van 10 milliwatt, wat aantoont dat het concept praktisch werkt.
De CUSC-structuur verschilt van eerdere transparante PV-oplossingen die vaak last hadden van zichtbare kleurzweem, lage efficiëntie of problemen bij opschaling. De multilagen selecteren en diffracteren circulair gepolariseerd licht, waardoor veel van het binnenkomende zonlicht onopvallend naar de rand wordt geleid. Volgens corresponderend auteur Wei Hu zijn deze multilagen redelijk goed compatibel met roll-to-roll productiemethoden, wat massaproductie betaalbaarder en realiseerbaar zou maken. De coatings blijken ook stabiel onder langdurige blootstelling aan zonlicht en weer, wat belangrijk is voor grootschalige toepassing in steden.
Toepassingen reiken verder dan gebouwen: de onderzoekers noemen kassen die transparant blijven maar toch stroom leveren, en transparante zonne-displays voor mobiele elektronica als mogelijke markten. De ambitie is om passief glas wereldwijd om te vormen tot actieve, energieopwekkende oppervlakken, zodat gebouwen niet louter consumenten maar ook producenten van stroom worden. Volgende stappen zijn het verhogen van de efficiëntie en beter controleren van polarisatie om de technologie nog praktischer en veelzijdiger te maken.