Doorbraak in zonne-energie: transparant glas wekt zijn eigen stroom op én kan zichzelf herstellen
In dit artikel:
Onderzoekers van Nankai University in China presenteren een nieuw type luminescent zonneglas dat tegelijk hoog transparant, efficiënt, recycleerbaar en zelfherstellend is. Het materiaal, een geel emitterend fosfor met de samenstelling ETP2SbCl5, wordt bij kamertemperatuur gesynthetiseerd en daarna door verhitting in glas ingebed. Daardoor ontstaat een semitransparant vensterglas dat zonlicht opvangt, omzet in fluorescentie en de energie via totale interne reflectie naar zonnecellen langs de randen geleidt (een luminescent solar concentrator of LSC).
Kleine proefstukken (3 x 3 x 0,5 cm³) bereikten een power conversion efficiency van 5,56% en een optische efficiëntie van 32,5%, terwijl het glas gemiddeld 78,3% van het zichtbare licht doorgaf — praktische waarden voor ramen en gevels. Het materiaal absorbeert vooral UV-licht onder 420 nm en produceert sterke fluorescentie via self-trapped exciton (STE) emissie, met een photoluminescence quantum yield rond 52,6%, wat helpt bij het efficiënt transporteren van energie naar de randzonnecellen.
Belangrijk is dat deze aanpak het probleem oplost van de veelgebruikte nanocrystal-emittermaterialen: die zijn duur, moeilijk op te schalen, milieu-onvriendelijk en slecht recyclebaar. Het nieuwe fosfor-geïntegreerde glas kan bij 200°C worden verwarmd om beschadigingen te herstellen en in meerdere cycli opnieuw gebruikt worden; na tien fasetransities bleef het nog circa 95% van de initiële prestatie behouden. De onderzoekers noemen de reversibele fasetransities bovendien veelbelovend voor toepassingen in LED’s of anti-counterfeiting.
Als het materiaal op grote schaal geproduceerd kan worden, zou het bouwkundige toepassingen radicaal veranderen: ramen en transparante gevels die licht doorlaten maar ook elektriciteit opwekken, met minder afval en een lagere milieu-impact dan huidige LSC-oplossingen. Voor brede toepassing blijven echter praktische uitdagingen bestaan, zoals opschaling naar grote glasoppervlakken, integratie van randzonnecellen in gevelontwerpen en langdurige weer- en lichtstabiliteit onder reële condities. Desondanks markeert deze ontwikkeling een belangrijke stap richting betaalbare en circulaire gebouwgebonden zonne-energie.