El dispositivo de demostración responde dinámicamente a la luz del sol transformando de transparente a teñido mientras que convierte la luz del sol en electricidad.
Las ventanas termocrómicos capaces de convertir la luz solar en electricidad a una alta eficiencia han sido desarrolladas por científicos del laboratorio nacional de energía renovable del Departamento de energía de los Estados Unidos (NREL).
Basándose en materiales tan avanzados como perovskitas y nanotubos de carbono de paredes simples, la nueva tecnología responde al calor transformándose de transparente a teñido. A medida que la ventana se oscurece, genera electricidad. El cambio de color es conducido por las moléculas (metilamina) que se absorben reversible en el dispositivo. Cuando la energía solar calienta el dispositivo, las moléculas se expulsan, y el dispositivo se oscurece. Cuando el sol no brilla, el dispositivo se enfría de nuevo, y las moléculas se reabsorben en el dispositivo de la ventana, que luego parece transparente.
Un científico en NREL sostiene un trozo de vidrio que se divide entre transparente y opaco. Lance Wheeler (frente) desarrolló una ventana fotovoltaica conmutable junto con (de izquierda) Nathan Neale, Robert tenent, Jeffrey Blackburn, Elisa Miller, y David Moore. (Foto por Dennis Schroeder/NREL)
El dispositivo de demostración NREL-desarrollado permite un promedio de 68 por ciento de luz en la porción visible del espectro solar para pasar a través cuando está en un transparente, o blanqueado, estado. Cuando la ventana cambia de color, un proceso que tardó alrededor de 3 minutos de iluminación durante la prueba, sólo se permite el 3 por ciento por la ventana. Las tecnologías de las ventanas solares existentes son estáticas, lo que significa que están diseñadas para aprovechar una fracción de la luz solar sin sacrificar demasiada transmisión de luz visible necesaria para la visualización o la comodidad de los ocupantes de la construcción. «hay una disyuntiva fundamental entre una buena ventana y una buena célula solar», dijo lance Wheeler, un científico de NREL. «esta tecnología evita eso.» «tenemos una buena célula solar cuando hay mucho sol y tenemos una buena ventana cuando no la hay».
El documento de prueba de concepto publicado en Nature Communicationsestablished una eficiencia de conversión de energía solar de 11,3 por ciento. «hay tecnologías termocrómicos por ahí pero nada que realmente convierte esa energía en electricidad», dijo Wheeler. Él es el autor principal del papel, «ventanas fotovoltaicas conmutables permitidas por la disociación del complejo fototermal reversible del yoduro Methylammonium del plomo.»
Sus coautores, todos de NREL, son David Moore, Rachelle Ihly, Noah Stanton, Elisa Miller, Robert tenent, Jeffrey Blackburn, y Nathan Neale.
En la prueba bajo 1-iluminación del sol, el dispositivo de demostración de 1 cuadrado-centímetro ciclado con los ciclos transparente-teñidos repetidos, pero el funcionamiento disminuyó sobre el curso de 20 ciclos debido a la reestructuración de la capa cambiable. La investigación continua se centra en mejorar la estabilidad del ciclo.
El año pasado se exploró el camino hacia la comercialización de la tecnología durante un programa de dos meses llamado Energy I-Corps. Los equipos de investigadores están emparejados con los mentores de la industria para aprender lo que los clientes quieren de la tecnología y desarrollar formas viables para llegar al mercado. Lance Wheeler y Robert tenent, el líder del programa para la tecnología de la ventana en NREL y co-autor en el papel, se asoció para desarrollar una estrategia de mercado para un producto que llamaron SwitchGlaze. El esfuerzo fue financiado por el programa de tecnologías emergentes dentro de la oficina de tecnologías de construcción del Departamento de energía.
Wheeler dijo que la tecnología podría integrarse en vehículos, edificios y más. La electricidad generada por la ventana de la célula solar podría cargar baterías para poder smartphones o electrónica a bordo como ventiladores, sensores de lluvia y motores que abrirían o cerrarían las ventanas como se programó.
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