Учёные из Нанкинского университета (провинция Цзянсу, Китай) разработали прозрачный солнечный концентратор, который можно наносить на обычное оконное стекло. Этот дифракционный солнечный концентратор (CUSC) избирательно направляет солнечный свет к краю окна, где установлены фотоэлектрические элементы.

«Путем конструирования структуры плёнок из холестерических жидких кристаллов мы создаём систему, которая избирательно направляет солнечный свет в стеклянный волновод под крутыми углами», — поясняет доктор Дэвэй Чжан, ведущий автор исследования. Холестерические жидкие кристаллы — это особый тип жидких кристаллов, молекулы которых закручены спирально, что позволяет им избирательно взаимодействовать со светом определённой поляризации.

В отличие от традиционных люминесцентных или рассеивающих концентраторов, недостатки которых в искажении изображения, низкой эффективности и плохой масштабируемости, CUSC обеспечивает широкополосную дифракцию и эффективное волноводное распространение, сохраняя при этом полную визуальную прозрачность. Устройство достигает высокой средней пропускаемости около 64,2% и индекса цветопередачи 91,3%.

Иллюстрация: Sora

Благодаря этим оптическим свойствам покрытие может генерировать чистую энергию, сохраняя при этом прозрачность стекла. Это позволит сократить площадь фотоэлектрических элементов до 75%, снизить затраты на материалы и открыть новые возможности для проектирования энергоэффективных зданий. Система также совместима с высокоэффективными фотоэлектрическими элементами, такими как арсенид галлия (GaAs) — полупроводниковое соединение, повышающее общее преобразование энергии.

Многослойные плёнки изготавливаются с помощью фотовыравнивания и полимеризации и могут масштабироваться с помощью рулонной технологии.

Команда планирует улучшить широкополосную эффективность и управление поляризацией технологии. Они также изучают применение за пределами зданий, включая сельскохозяйственные теплицы и прозрачные солнечные дисплеи. Цель учёных — превратить пассивное стекло в активные энергогенерирующие поверхности в зданиях.