Bilim insanları, standart pencereleri şeffaflığı büyük ölçüde koruyarak etkili birer güneş paneline dönüştürebilecek yepyeni, şeffaf bir kaplama geliştirdi. Çin'deki Nanjing Üniversitesi'nden bir araştırma ekibinin imzasını taşıyan bu buluşun küçük ölçekli bir prototipi de şimdiden hazırlandı. Dünya üzerindeki tüm pencerelere uygulandığında, bu teknolojinin devasa miktarda temiz enerji üretme potansiyeline sahip olduğu düşünülüyor.
Teknik olarak "renksiz ve tek yönlü kırıcı tip güneş enerjisi yoğunlaştırıcı" (CUSC) olarak adlandırılan bu kaplama, pencerelerin kenarlarında bulunan fotovoltaik hücrelere bir miktar güneş ışığı fotonunu yönlendirerek elektriğe dönüştürüyor. Aynı zamanda, ışığın büyük bir kısmının pencereden geçmesine de izin veriyor.
Bu yeni kaplama, şeffaflık, ölçeklenebilirlik ve verimlilik açısından mevcut seçenekleri geride bırakıyor. Kaplama, görünür ışığın %64,2'sini geçirirken, renk doğruluğunu %91,3 oranında koruyabiliyor.
Malzeme, ışıkla gerekli etkileşimleri sağlayan özelliklere sahip kolesterik sıvı kristallerden (CLC'ler) yapılmıştır. Farklı CLC katmanları üst üste eklenerek, kaplamanın tüm ışık spektrumunu kapsayabilmesi sağlanıyor.
Daha da önemlisi, ışığın sadece tek bir polarizasyon türü (yani, ışığın dalga olarak hareket ettiği birden çok yoldan biri) yakalanıp enerjiye dönüştürülmek üzere ayrılıyor. Bu sayede pencere, bildiğimiz işlevini sürdürmeye devam ediyor.
Araştırmacılar, kolesterik sıvı kristal filmlerin yapısını mühendislik harikasıyla tasarlayarak, dairesel polarize ışığı seçici olarak kıran ve onu dik açılarda cam dalga kılavuzuna yönlendiren bir sistem oluşturduklarını belirtiyorlar. İnsan gözünün en hassas olduğu yeşil lazer ışığıyla yapılan testlerde, mevcut enerjinin %38,1'i yakalanıp dönüştürüldü; bu da teknoloji için yüksek bir potansiyel maksimum değerini temsil ediyor. Daha gerçekçi koşullar ve tam ışık spektrumu kullanılarak yapılan testlerde ise genel verimlilik %18,1 olarak ölçüldü.
Araştırmacılar, kaplamayı kullanarak küçük bir vantilatörü çalıştırabilecek kadar enerji toplayabilen 1 inçlik bir prototip geliştirmeyi başardı. Bu teknolojinin tam boyutlu bir pencereye ölçeklendirilmesiyle, önemli miktarda elektrik enerjisi üretilmesi mümkün olabilir.
Kaplamanın büyük modifikasyonlara gerek kalmadan normal pencerelere uygulanabilmesi, ekibin bu teknolojiyi ticarileştirebilme konusunda umutlu olmasını sağlıyor. Ancak bu hedefe ulaşılmadan önce yapılması gereken hala çok iş var.
Araştırmacılar, kaplamanın stabilitesini ve üretimini iyileştirmek için daha fazla çalışma yapılması gerektiğini ve güç dönüşüm verimliliğinin (girdi güneş enerjisinin kullanılabilir elektriğe dönüşen toplam miktarının) artırılması gerektiğini belirtiyor. Şu anda bu oran %3,7 gibi nispeten düşük bir seviyede.
Araştırmacılar, üretim ölçeğini artırmak için malzeme ve prosedürlerde çeşitli iyileştirmelerin dikkate alınması gerektiğini yayınladıkları makalede vurguluyorlar. Bu önemli araştırma, PhotoniX dergisinde yayımlandı.
